Nieuwe P-cores, nieuwe E-cores, nieuwe gpu, nieuwe npu, nieuwe behuizing: Intel doet veel dingen anders met Lunar Lake om bij te blijven met de zogenaamde AI-laptops.
Bron: Intel
Meer lezen over de nieuwe Intel Lunar Lake-cpu’s?
Schrijf je in voor de gratis nieuwsbrief van c’t magazine:
Versnelde ontwikkeling
Minder dan zes maanden na de lancering van Intels mobiele processor Meteor Lake, ook bekend als Core Ultra 100, verschijnt opvolger Lunar Lake al op het toneel. Wacht eens: zou Meteor Lake niet gevolgd worden door Arrow Lake? Dat was oorspronkelijk het plan. Arrow Lake zal nog steeds voor het einde van het jaar verschijnen, zodat desktop-pc’s eindelijk een Intel-processor met chiplets krijgen. Echter, de concurrentiedruk is te hoog geworden: Microsoft heeft de specificaties van zijn premium label Copilot+ voor AI-compatibele laptops zo hoog ingesteld dat alleen Qualcomms ARM-processors uit de Snapdragon X-familie bij lancering aan de eisen voldeden.
Intel kan natuurlijk niet binnen enkele weken na de onthulling van Copilot+ een gloednieuwe chip maken. Microsoft heeft zijn specificaties voor Copilot+ weliswaar nog niet zo lang geleden gedefinieerd en gecommuniceerd aan nauwe partners zoals de gebruikelijke cpu-fabrikanten, maar Intel heeft de ontwikkeling sindsdien aanzienlijk geprioriteerd. Dit was sowieso alleen mogelijk omdat de ontwikkeling van de chip al in een ver gevorderd stadium was en buiten de hoofdlijn van de Core-processorontwikkeling viel. Het concept lijkt enigszins op dat van Lakefield van een paar jaar geleden: bestaande functionele blokken worden aangepast en gecombineerd in een nieuw productieproces om een speciale processor te bieden voor bijzonder platte en energiezuinige mobiele apparaten.
Gezien de typische chipontwikkelingsperiode naar schatting vijf jaar is, suggereert dit dat Intel al met het Lunar Lake-project begon toen duidelijk werd dat Apple zou overstappen van Intel-processors naar eigen ARM-chips. Conceptueel past Lunar Lake ook perfect in de lijn van MacBook Air mobiele apparaten, die zijn ontworpen om volledig zonder ventilatorgeluid te werken en het lang zonder voedingsadapter uit te houden. Dat vooralsnog ten minste een van deze twee gewenste kenmerken voorlopig niet beschikbaar zal zijn heeft andere redenen – maar daarover later meer.
Productie van Lunar Lake
Lunar Lake gebruikt, net als Meteor Lake, een chiplet-ontwerp, maar met een andere indeling. In plaats van een centrale SoC-tile en drie omringende chiplets, zijn er nu slechts twee: een I/O-tile en een rekentile met alle cpu-, gpu- en npu-functies. Vroeger zouden dit aparte processors en chipsets zijn geweest, die men op een moederbord soldeerde.
Voor Lunar Lake mochten Intels ontwikkelaars buiten de gebaande paden treden: noch de rekentile noch de I/O-tile vervaardigt Intel zelf. TSMC produceert deze in N3B (rekentile) en N6 (I/O-tile), omdat Intel nog geen energie-efficiënt 3-nanometerproces in huis heeft. N3B is dezelfde geavanceerde technologie die Apple gebruikt voor zijn M4-chipfamilie.
Intel maakt zelf de onderliggende interposer, de basistile die de chiplets elektrisch koppelt, met een 22-nanometer productielijn. Intel verzorgt ook de verpakking van Lunar Lake, waarbij alle chiplet-componenten worden samengevoegd. In één hoek van de Lunar Lake-interconnect bevindt zich een bijna vierkante siliconen opvultile, die nodig is voor de signaalkwaliteit en mechanische stabiliteit bij het installeren van een koelsysteem, maar verder geen functie heeft.
Meer lezen over de nieuwe Intel Lunar Lake-cpu’s?
Schrijf je in voor de gratis nieuwsbrief van c’t magazine:
Nieuwe architectuur
Intel heeft de architectuurbenadering voor Lunar Lake-processoren aanzienlijk gewijzigd ten opzichte van Meteor Lake. Ze hebben het aantal E-kernen teruggebracht van acht naar vier en deze kernen maken nu gebruik van een bredere Skymont-architectuur. Hoewel de term ‘LP-E cores’ soms verwarring schept, behoudt Lunar Lake alleen de E- en P-kernen; de LP-E-kernen zijn verdwenen.
De vier krachtigere P-kernen debuteren met de nieuwe Lion Cove-architectuur. Intel heeft hyperthreading verwijderd in Lunar Lake, wat resulteert in een 10 procent kleinere footprint per kern. De L2-cache is verkleind van 3 naar 2,5 MB en Lunar Lake mist uitbreidingen zoals AVX512, die vooral voor servers relevant zijn. In plaats van de gebruikelijke 100 MHz stappen voor Turbo, introduceert Lunar Lake fijnere gradaties van 16,67 MHz. Hierdoor kunnen de kernen preciezer worden geklokt binnen de beschikbare stroomvoorziening.
Bron: Intel
Verbeterde grafische prestaties en beveiligingsfuncties
De geïntegreerde grafische eenheid bevat Xe2-kernen, die zowel gaming als AI-toepassingen verbeteren. De nieuwe media-engine kan video’s in het H.266-formaat decoderen zonder de cpu te belasten. Een nieuwe neural processing unit (npu) biedt tot 48 TOPS in INT8 dataformaat, een significante verbetering ten opzichte van de 11,5 TOPS van Meteor Lake. Deze prestatieverbetering is mogelijk door het aantal AI-rekenunits te verdrievoudigen en hun vector-doorvoer te verviervoudigen.
Voor de Copilot+-specificatie van Microsoft is de aanwezigheid van de Pluton-beveiligingscontroller vereist. Intel heeft deze geïntegreerd onder de naam Partner Security Engine (PSE), naast hun eigen Silicon Security Engine (SSE) voor een beveiligd opstartproces.
Connectiviteit
De I/O-tile biedt niet alleen acht PCIe-lijnen (vier voor zowel versie 4.0 als 5.0), maar ook drie Thunderbolt 4-controllers en klassieke usb-ondersteuning. Zoals gebruikelijk is er een geïntegreerde wifi-controller, die hier voor het eerst de nieuwste Wi-Fi 7-technologie beheerst. In plaats van de volledige BE200 wifi-module kunnen laptopfabrikanten de vereenvoudigde CNVi-versie BE201 gebruiken. Dankzij CNVi 3 stromen gegevens sneller tussen BE201 en Lunar Lake om de hogere bandbreedte van Wi-Fi 7 aan te kunnen.
De geïntegreerde Bluetooth-adapter is voor het eerst niet meer via usb verbonden, zoals sinds de Centrino-tijden gebruikelijk was, maar via PCIe. Dit komt echter niet door hogere bandbreedtevereisten: Lunar Lake-systemen kunnen sneller via Bluetooth verzenden bij het opstarten of ontwaken omdat ze niet meer hoeven te wachten op de usb-controller. Hoe dan ook, de PCIe-host staat bovenaan in de initialisatiesequentie, bijvoorbeeld vanwege ssd’s of wifi.
Minder interessant voor laptops maar relevant voor stationaire mini-pc’s is het feit dat Lunar Lake ook een gigabit-ethernet-controller voor bekabelde verbindingen bevat.
Energie-efficiënte SoC-ontwerpen
Intel boekt aanzienlijke vooruitgang in het ontwerpen van energie-efficiënte system-on-chips (SoC) voor dunne notebooks met lange batterijduur. Echter, Lunar Lake zal waarschijnlijk niet de energiezuinige Core i-7000Y en Core i-8000Y processoren opvolgen. Dit komt door het hogere TDP-bereik van 15 tot meer dan 28 watt, vergeleken met de benodigde 7 tot 12 watt voor ventilatorloze apparaten. Dit vereist geavanceerde koeling, zoals een dampkamer en ventilator, wat niet geschikt is voor zeer platte mobiele apparaten.
Intel Lunar Lake beperkingen
Vroege ontwerpbeslissingen beperken de prestaties van Lunar Lake. In tegenstelling tot Meteor Lake, dat zes P-cores met Hyper-Threading, acht E-cores en twee LP-E-cores biedt, heeft Lunar Lake slechts vier P-cores zonder Hyper-Threading en vier E-cores. Hierdoor is de rekenkracht lager, ondanks verbeteringen in de architectuur. Pogingen om de prestaties te verbeteren door de klokfrequentie en TDP te verhogen, verminderen de efficiëntie.
Een ander belangrijk punt is de geheugenverbinding. Intel integreert LPDDR5X-chips direct op het cpu-pakket om signaalpaden te verkorten en ruimte te besparen, wat meer volume voor de batterij vrijmaakt. Aanvankelijk zorgde de melding van een 64-bits geheugeninterface voor zorgen vanwege de toenemende bandbreedtevereisten van AI-toepassingen. Later bleek dit per kanaal te zijn, met twee kanalen die samen 135 GB/s bieden, vergelijkbaar met concurrenten.
Omdat het werkgeheugen deel uitmaakt van het pakket, levert Intel het aan laptopfabrikanten, met een maximale capaciteit van 32 GB. Microsoft vereist minimaal 16 GB voor Copilot+. Waarschijnlijk blijven alle acht cpu-cores altijd actief vanwege de lage cpu-prestaties, en past Intel mogelijk alleen het aantal gpu- en npu-cores aan.
Tot slot
We kunnen de beweringen van Intel pas in de herfst verifiëren met onze eigen tests. Intel lanceert Lunar Lake officieel in september, waarna de laptops met Intel Lunar Lake waarschijnlijk pas vanaf oktober in de winkels liggen. Lunar Lake betreedt als laatste de AI-laptopmarkt rondom Copilot+. Vanaf half juni zijn laptops met de Snapdragon X verkrijgbaar, terwijl AMD van plan is om Strix Point met de nieuwe Ryzen AI 300 naamgeving vanaf juli te leveren.
Intel zal binnenkort nog een andere nieuwe mobiele processor lanceren, namelijk Arrow Lake voor laptops. Deze processor zal de gelijkwaardige opvolger van Meteor Lake zijn op het gebied van cpu-prestaties, geheugenuitbreiding tot meer dan 32 GB en geschiktheid voor krachtigere systemen met extra gpu’s. Echter, Arrow Lake voldoet waarschijnlijk niet aan de specificaties van Microsoft voor Copilot+, waardoor Intel niet overal met één ontwerp kan concurreren zoals de concurrentie dat wel kan.
Omdat AI-laptops niet voor iedereen aantrekkelijk zijn, zal men Lunar Lake waarschijnlijk beperkt gebruiken. Net als bij de Snapdragon X van Qualcomm (of de nieuwe AMD Ryzen AI 300) verwachten we een aanzienlijk aantal laptops met deze chip, maar ze zullen waarschijnlijk allemaal in het premiumsegment geprijsd zijn. Arrow Lake richt zich waarschijnlijk meer op de massamarkt, maar dit zal pas later gebeuren, aangezien er nog steeds veel laptops met Core-i in plaats van Core-Ultra processors op de markt zijn.
Meer lezen over de nieuwe Intel Lunar Lake-cpu’s?
Schrijf je in voor de gratis nieuwsbrief van c’t magazine:
