in: Processors | June 12, 2020 | by: Alva "Lucky_n00b" Jonathan

Intel Umumkan Lakefield Hybrid CPU: 4-Core Low-Power + 1 Core High-Performance

Awal Juni 2020 ini, Intel akhirnya mengungkap berbagai detail terbaru seputar ‘Lakefield’, sebuah prosesor Hybrid dengan desain yang belum pernah ditemukan dalam lini produk Intel biasanya. Penggabungan 4 buah core low-power dengan 1 buah core high-performance dan penggunaan teknologi 3D Packaging/Stacking ‘Foveros’ menjadi salah satu highlight prosesor tersebut.

Teknologi Foveros yang mengizinkan berbagai chip yang memiliki fabrikasi, fungsi dan kapabilitas berbeda untuk diintegrasikan dalam satu package ini sendiri sudah diumumkan sejak akhir 2018 lalu, dan beberapa konsep desain Lakefield pernah beberapa kali muncul ke permukaan di tahun 2019.

Namun Pada sebuah sesi press briefing yang berlangsung tanggal 10 Juni 2020 lalu, Intel secara resmi mengumumkan dua buah model prosesor Lakefield, beserta beberapa perangkat awal yang akan menggunakan prosesor tersebut.

Berikut ini adalah beberapa detail seputar Intel Lakefield Hybrid CPU (atau Hybrid ‘System-on-Chip’ / SoC) yang kami ketahui sejauh ini.

Baca Juga:

Intel Foveros 3D Stacking

 

 

Target Device: Notebook Ultra Tipis Fanless, Foldables Dual-screen PC

Mengingat Lakefield(LKF) didesain untuk memiliki ukuran package yang kecil dengan konsumsi daya rendah, nampak masuk akal jika Intel akan menggunakan prosesor tersebut pada perangkat dengan mobility tinggi seperti laptop ultra tipis (yang mungkin beroperasi secara fanless), atau ‘foldable’ Dual-screen PC.

 

Ukuran Motherboard dan Package Mungil

Pada device seperti ini, jelas sekali kalau ukuran CPU package (dan motherboard) yang mungil akan jadi penentu, dan Intel sempat menunjukkan konsep compact motherboard berukuran 30×123 mm.

 

 

Ukuran package CPU LKF lumayan fantastis : hanya 12x12x1mm!

Berkat Foveros 3D Stacking, ada 2 logic dies (I/O Die + Compute Die) dan memori LPDDR4X Package-on-package(PoP) yang terintegrasi di sana. Memory terintegrasi dalam package ini bertujuan mengecilkan total package area dengan mengeliminasi kebutuhan pemasangan memory DDR4 external (baik penggunaan soldered atau implementasi SODIMM pada laptop).

Tentu, pilihan desain seperti ini akan mengakibatkan memory-nya menjadi non-upgradeable, namun nampak wajar ditemukan pada konfigurasi perangkat yang sekelas.

 

 

 

Integrasi: Begitu banyak komponen dalam sebuah SoC 12x12x1mm

Seperti terlihat di atas, Lakefield menggabungkan beberapa komponen, diantaranya:

Base Die

Bagian ini kurang lebih diisi ‘chipset’ dan beberapa komponen I/O , Power Delivery, Low-power Logic. Dibuat dengan fabrikasi P1222(22FFL) 22nm FinFET Low-power.

 

Compute Die

Part ini diisi sebagian besar oleh CPU (‘Big’ CPU + ‘Small’ CPU), Cache, dan juga Integrated Graphics (Gen11 LP). Dibuat pada fabrikasi P1274 high-performance 10nm process. Terhubung ke Base die dengan Foveros 3D Stacking.

 

Memory LPDD4X

Terintegrasi dalam package, mendukung standar LPDDR4X dengan rating kecepatan 4267 MT/s (a.k.a 2133Mhz), 64-bit (4×16-bit). Terintegrasi dengan metode PoP (Package-on-package), dengan ukuran 4GB hingga 8GB.

 

Block Diagram, I/O, Features, Specification

Berikut rangkuman singkat komponen yang terpasang pada CPU / SoC Lakefield, beserta spesifikasi resmi prosesornya.

Block Diagram

I/O & Features

*klik untuk memperbesar

 

Selain berbagai opsi konektivitas standar PC masa kini seperti USB-C 3.1 dan Wi-Fi 6, nampak yang cukup menarik untuk dibahas lebih lanjut adalah bagian CPU Cores, dan juga Integrated Graphics.

*tambahan: Lakefield SoC memiliki dukungan konektivitas LTE via intel XMM7560 Modem, dan saat launch ini konektivitas 5G belum divalidasi pada Lakefield, dan implementasinya akan bergantung pada minat vendor/OEM.

 

Spesifikasi 

Nama official untuk prosesor ini sesuai product page Intel, adalah Intel Core Processor with Intel Hybrid Technology.

Berikut spesifkasi dari kedua prosesor yang rilis secara resmi, yakni Core i5-L16G7, dan Core i3-L13G4.

*klik untuk memperbesar

 

Penamaan CPU-nya agak sedikit unik dibandingkan prosesor Intel generasi sebelumnya, namun yang nampak familiar adalah akhiran ‘G7’ dan ‘G4’ seperti pada model CPU Intel Ice Lake untuk menggambarkan tingkat kemampuan grafisnya.

Yang menjadi pembeda utama antara model Core i5 dan i3 Lakefield adalah Clockspeed prosesor(baik base maupun Turbo), dan juga jumlah Execution unit pada bagian Graphics-nya. Model Core i5 dengan ‘G7’ memiliki unit grafis 64 Execution Unit, sebaliknya model Core i3 dengan ‘G4’ memiliki 48 Execution Unit.

Sebaliknya, konfigurasi jumlah Core, Rating TDP serta kecepatan memory yang dipakai antara Core i3 dan Core i5-nya setara.

 

Mari kita lihat beberapa bagian-nya lebih dekat lagi.

 

 

CPU 5-Core : 4-Core ‘Small’ + 1-Core ‘Big’

‘5-Core’ Tanpa SMT, 4MB Last-level Cache

Lakefield Hybrid CPU menggunakan konfigurasi 5-Core 5-Thread.

Yang unik, 5-core ini terbagi menjadi 2 macam core, yakni :

  • 4-Core ‘Small’ CPU : Tremont Core (TNT)
  • 1-Core ‘Big’ CPU: Sunny Cove Core (SNC)

4-Core Tremont(TNT) 10nm adalah core low-power dengan efisiensi daya tinggi, sedangkan 1-Core Sunny Cove(SNC) 10nm adalah core high-performance seperti yang terdapat pada Ice Lake CPU.

SMT (‘Hyper-threading’) pada prosesor Lakefield juga nampak dihilangkan dengan pertimbangan menjaga power output tetap rendah.

 

L2 Cache Independen, L3 Cache Shared

Kedua prosesor ini memiliki L2 Cache independen, dimana 4-Core Tremont memiliki total L2 Cache 1.5MB, sedang 1-Core Sunny Cove memiliki 0.5MB L2 Cache.

Kedua core ini memiliki shared L3 (Last-level Cache) sebesar 4MB.

 

Core Low-Power Tremont vs Sunny Cove High-Performance

Gabungan kedua Core low-power dan high-performance ini dipercaya dapat meningkatkan performance dan battery life sekaligus. Cara kerjanya cukup sederhana : dengan bantuan hardware-guided OS Scheduling, Heavy Compute dan ‘Burst’ Single-Threaded workload akan dijalankan pada Sunny Cove, sedangkan light multi-threaded compute workload, dan juga background process akan ditangani oleh Tremont. Dengan ini, setiap core akan beroperasi sesuai karakteristik power per watt optimal-nya.

Lihat ilustrasi karakteristik performance setiap core berikut ini:

*klik untuk memperbesar

 

Keterangan:

  • Untuk Single-Threaded(ST) Performance, 1 Tremont Core hanya sanggup mencapai sekitar 60% performance 1 Sunny Cove Core, dengan power setengah-nya.
  • Untuk Multi-Threaded (MT) performance, terjadi sebaliknya, 1x Sunny Cove Core hanya mampu mencapai 50% performance dari 4x Tremont Core, dengan power 60%-nya.

 

OS: Baru mendukung Windows 10

Mengingat ‘switching’ antara Big dan Small Core akan bergantung pada scheduler di OS, dibutuhkan support dari OS secara spesifik untuk prosesor seperti ini. Intel menyebutkan bahwa baru OS berbasis Windows 10 yang memberikan dukungan untuk Lakefield, dan Lakefield akan mendukung aplikasi Windows baik 32-bit maupun 64-bit.

Belum ada kabar lebih lanjut untuk dukungan Lakefield pada sistem operasi Linux.

 

Tremont: Low Power 10nm

Sunny Cove 10nm High-performance Core sudah diimplementasikan pada Intel Core 10th Gen ‘Ice Lake’, namun desain Tremont low-power  coreini belum pernah ditemukan sebelumnya pada produk kelas consumer.

Desain low-power Core pada Intel dulu umum ditemukan pada Intel Atom, dan Core Tremont pada Lakefield diklaim akan memberikan peningkatan signifikan pada per-core performance dibanding core low-power Intel generasi sebelumnya yang menggunakan Goldmont Plus architecture (misal: Intel Celeron N4100 ‘Gemini Lake’).

Berikut sebuah block diagram core Tremont yang kami temukan pada sebuah dokumentasi Intel:

*klik untuk memperbesar

 

Nampak yang menjadi highlight pada Tremont Core 10nm ini adalah penggunaan ‘Clustered’ 6-wide (Dual 3-wide) Out-of-order Instruction Decode Front-end digabung dengan 4-wide allocation/dispatch, sedikit berbeda dengan 3-wide decode engine diiringi penggunaan 4-wide allocation pada prosesor Atom generasi sebelumnya.

Intel sempat menyebutkan bahwa strategi ‘dual 3-wide’ Tremont ini mengizinkan decode throughput yang optimal tanpa harus mengimplementasi solusi Micro-Op Cache.

Digabung dengan jumlah execution ports yang lebih besar (10 execution ports, 7 Integer + 3 Vector Instruction), serta beberapa peningkatan lain seperti jumlah re-order buffer (200+), Tremont diklaim setidaknya akan memberikan peningkatan sekitar 30% performance per clock pada general integer workload dari generasi sebelumnya.

Penggunaan fabrikasi 10nm juga membuat Tremont akan mendapat peningkatan dari segi power-efficiency, serta ada tambahan fitur Intel Speed Shift untuk respon aplikasi yang lebih baik berkat hardware Pstate control yang membuat CPU lebih cepat menyentuh kecepatan boost maksimalnya jika dibandingkan dengan software/os-based Pstate control.

 

Pembagian Kerja

Pembagian resource di Hybrid CPU seperti ini sangat krusial untuk menjaga total performance, dan juga performance-per-watt.

Berikut Ilustrasi pemanfaatan core pada sebuah skenario Web Browsing pada Lakefield:

 

Nampak terlihat kalau Sunny Cove(SNC) Core hanya ‘aktif’ pada skenario ‘burst’ load, sebelum akhirnya menjadi non-aktif dan pekerjaannya ditangani Tremont(TNT) Core, dan saat idle sebagian besar aktivitas ditangani oleh TNT Core.

Pada skenario seperti Web browsing atau penggunaan ringan serupa, real-world performance dari perangkat Lakefield nampak berpotensi didominasi oleh performa Tremont Core-nya, karena ini yang akan lebih banyak aktif atas nama power efficiency(perlu dicatat, skenario penggunaan yang berbeda bisa menghasilkan karakteristik pemanfaatan core yang berbeda pula).

Ini yang membuat performa Tremont Core di Lakefield akan jadi penting, sehingga nampak jelas kalau Intel berusaha memberikan peningkatan besar pada core low-power baru ini.

 

Keterangan Tambahan : AVX-512 Instruction Set Hilang Dari Sunny Cove di Lakefield

Pada sesi tanya jawab di sesi press briefing, Intel sempat menyebutkan bahwa untuk memastikan dua core yang berbeda bisa beroperasi dengan baik dalam sebuah OS, harus ada Instruction set yang serupa  antara Tremont, dan Sunny Core. Ini menyebabkan unit AVX-512 yang ada di Sunny Cove dihilangkan.

 

TDP & Clockspeed

Seperti diungkap pada tabel spesifikasi di atas, Baik Core i3-L13G4 maupun Core i5-L16G7 memiliki rated TDP yang sama yakni 7W.

Perlu diketahui, 7W ini dihitung dari package-level, yang berarti clockspeed akan di-balance antar semua komponen (Big CPU, Small CU, Graphics, etc) sesuai dengan workload yang sedang berjalan. Intel masih menyebutkan bahwa pada desain tertentu, masih ada ruang untuk boost ke sekitar 9.5W (PL2 Turbo 9.5W, PL1 7W).

Clockspeed pada bagian CPU, seperti yang bisa ditemukan pada tabel spesifkasi adalah:

  • Core i5-L16G7 : Max 1-Core Turbo 3 Ghz, Max All-Core Turbo 1.8Ghz, Base 1.4Ghz.
  • Core i3-L13G4 : Max 1-Core Turbo 2.8Ghz, Max All-core Turbo 1.3Ghz, Base 800Mhz.

Sangat mungkin untuk ‘Max 1-core Turbo’ di sini hanya aktif pada Sunny Cove Core pada saat ‘Burst’ single-threaded workload, sedangkan Max All-core turbo dan juga base speed diperhitungkan pada Tremont Core.

 

GPU: Gen11 LP – Up to 500Mhz

Arsitektur grafis yang digunakan Lakefield adalah Gen11 Graphics varian low-power : Gen11 LP Graphics.  Gen11 sendiri bisa ditemukan pada berbagai Ice Lake CPU, dengan jumlah execution unit(EU) dan nilai clockspeed bervariasi (Simak pembahasan Gen11 Ice Lake kami di sini).

Lakefield Hybrid CPU yang didesain dengan efisiensi daya sebagai target utamanya nampak menggunakan Gen11 Graphics dengan jumlah EU besar, yakni 48 sampai 64 EU, namun clockspeednya diset rendah sekali ke sekitar up to 500Mhz.

Mungkin karakteristik grafis low-power low-clockspeed yang membuat Intel tidak menamakan unit grafisnya sebagai IRIS Graphics, melainkan hanya Intel UHD Graphics biasa.

Sebagai tambahan, UHD Graphics pada Gen11 LP ini masih mendukung Intel Quick Sync Video, dan juga memiliki akselerasi Fixed function Decode/Encode untuk menangani playback video dengan format seperti 4K60 10-bit 4:4:4 HEVC.

 

 

 

Perangkat dengan Intel Lakefield

Ada dua buah perangkat yang diumumkan berbarengan dengan peluncuran Lakefield, yakni Lenovo Thinkpad X1 Fold dan Samsung Galaxy Book S.

 

Lenovo Thinkpad X1 Fold

*klik untuk memperbesar

 

 

Samsung Galaxy Book S

*klik untuk memperbesar

 

 

Penutup

 

Intel Lakefield (a.k.a Intel Core Processor with Intel Hybrid Technology) menunjukkan sebuah ‘milestone’ baru dalam dunia prosesor x86, dimana Intel mencoba mengoptimalkan performance per watt dan meningkatkan skalabilitas dari sebuah device, dengan mencampur dua buah prosesor yang memiliki karakteristik berbeda.

Tentu, harapannya adalah kedua prosesor yang beda tersebut dimanfaatkan sesuai dengan skenario optimal-nya, memberikan konsumsi daya rendah dan battery life panjang, dan performa tinggi sekaligus. Strategi yang mirip seperti ini sudah ada di prosesor berbasis ARM pada dunia smartphone sejak lama, walau baru kali ini ada di prosesor berbasis x86.

Tidak lupa juga, ukuran package yang sebegitunya kecil ini nampak cocok untuk dipasangkan pada berbagai form factor tertentu, dimana area prosesor dan juga ukuran motherboard menjadi aspek penting. Perangkat ultra-tipis dan ultra-ringan (<1kg) fanless dengan battery life panjang bisa jadi lebih mudah dibuat pada prosesor seperti Lakefield.

Saat misalnya adopsi prosesor semacam Lakefield sudah cukup luas nanti, kami penasaran di segmen harga apa saja produk-produknya nanti akan ditempatkan. Dengan dukungan OS secara spesifik Windows 10, ukuran RAM max  8GB yang ada di spesifikasi sekarang nampak akan menjadi satu faktor pertimbangan seandainya device ini masuk ke area high-end atau premium.

Kami juga melihat bahwa perangkat berbasis prosesor x86 ini nantinya bisa jadi bersaing dengan perangkat serupa yang menggunakan prosesor non-x86 dengan OS non-windows (dan saat ini terjadi, kompatibilitas aplikasi akan jadi faktor penting).

Pembahasan Lakefield kami selesai di sini, sampai jumpa di artikel kami yang berikutnya 🙂

 

 

 

Data Tambahan: Core i5-L16G7 vs Core i7-8500Y Amber Lake-Y ?

Kami belum mencoba perangkat berbasis Lakefield, namun ada beberapa data dan klaim dari pengujian lab Intel seputar CPU Lakefield yang mungkin berguna sebagai gambaran kasar, Intel membandingkan sebuah Core i5-L16G7 dengan Core i7-8500Y Amber Lake.

(catatan: Angka pengujian diberikan oleh Intel, sesuai press release).

  • Standby Power : Hingga 91% lebih rendah dari i7-8500Y
  • SPEC CPU2006 Single-threaded Integer:  Hingga 12% Lebih Baik dari i7-8500Y
  • 3DMark11 : Hingga 1.7x lebih baik dari i7-8500Y

 

Baca Juga

Untuk berbagai Informasi tambahan seputar Lakefield, Anda bisa melihat berbagai informasi di bawah ini:

Intel Hybrid Processors: Uncompromised PC Experiences for Innovative Form Factors Like Foldables, Dual Screens

Intel Core Processor with Intel Hybrid Technology – Product Brief

Intel LakeField HotChips 2019 Presentation

Intel Tremont Microarchitecture

Tags:

Share This:

Comments

RANDOM ARTICLES