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Arrow Lake

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Arrow Lake
Description de cette image, également commentée ci-après
Trois processeurs pour PC de bureau Arrow Lake-S
Informations générales
Production 24 octobre 2024
Concepteur Intel
Fabricant Intel
TSMC
Performances
Fréquence Jusqu'à 5,7 GHz
Taille du cache
Niveau 1 256 ko (par P-core) :
64 ko instructions ; 192 ko données
96 ko (par E-core) :
64 ko instructions ; 32 ko données
Niveau 2 3 Mo (par P-core)
4 Mo (par cluster de E-sores)
Niveau 3 3 Mo (par P-core)
3 Mo (par cluster de E-cores)

Spécifications physiques
Procédé de fabrication TSMC N3B
TSMC N5P
TSMC N6
Cœur 24 coeurs :
  • 8 P-cores
  • 16 E-cores
Mémoire (RAM) DDR5-6400
Processeur graphique Xe-LPG
Xe-LPG+
Boîtier BGA 2114[1]
Socket(s) LGA 1851
Architecture et classification
Architecture x86-64
Extensions AES-NI, CLMUL, SM3, SM4, SHA (en), TXT, RDRAND, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4, SSE4.1, SSE4.2, AVX, AVX2, FMA3, AVX-VNNI, VT-x, VT-d
Micro-architecture Lion Cove (P-core)
Skymont (E-core)
Produits, marques, modèles, variantes
Marques Core Ultra
Variantes Lunar Lake
Historique

Meteor Lake (PC portable)
Raptor Lake (PC bureau et portable) Panther Lake (PC portable)
Nova Lake (PC bureau)

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Arrow Lake est le nom de code des processeurs Core Ultra de la série 2 conçus par Intel, sortis le 24 octobre 2024. Il fait suite à Meteor Lake, qui a vu Intel passer du silicium monolithique à une conception MCM désagrégée. Meteor Lake était limité à des versions pour portables tandis qu'Arrow Lake comprend à la fois des processeurs pour PC de bureau montés sur socket et des processeurs pour PC portables grand public et haut de gamme. Les processeurs pour PC portables des séries Core Ultra 200H et 200HX ont suivi début 2025[2]. Les processeurs Arrow Lake pour PC de bureau intègrent Thunderbolt 4 et USB4 dans le CPU, ce qui leur permet de ne pas être limités par les vitesses PCIe 3.0 et d'utiliser de simples retardateurs à la place. Le chipset dispose des mêmes cinq ports intégrés USB 3.2 2×2, et est prêt pour Thunderbolt 5 si une carte dédiée est utilisée[3]. Le GPU intégré prend en charge HDMI 2.1 FRL 48 Gbit/s (comme Meteor Lake) et le taux de rafraichissement variable (VRR). La mémoire DDR5 CU-DIMM est prise en charge et est nécessaire pour des performances optimales[4],[5].

Contexte

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La première mention officielle d’Arrow Lake a eu lieu le 17 février 2022 lors de la réunion des investisseurs d’Intel, où il a été confirmé qu’Arrow Lake serait le successeur de Meteor Lake. Il a été confirmé qu’Arrow Lake utilisait une construction désagrégée et serait fabriqué avec le nœud 20A d’Intel et des nœuds externes[6].

En septembre 2023, le PDG d’Intel, Pat Gelsinger, a présenté un wafer en 20A lors de l’événement Innovation d’Intel, contenant des puces de test Arrow Lake, réaffirmant que les produits Arrow Lake étaient dans les temps[7]. Le 14 décembre 2023, Meteor Lake a été lancé en formats 9 W et 15 W pour les portables haut de gamme[8], suivi du Raptor Lake-U Refresh 15 W pour les ordinateurs portables d'entrée de gamme le 9 janvier 2024 au CES.

De plus, lors du CES 2024, Intel a annoncé qu’Arrow Lake serait lancé sur PC de bureau dans la seconde moitié de 2024[9]. Intel a affirmé qu’Arrow Lake serait le « premier processeur de jeu au monde équipé d’un accélérateur d'IA » malgré les APU de bureau Ryzen 8000G d’AMD, nom de code « Phoenix-G », avec un moteur IA XDNA dédiés lancés en janvier 2024[10]. Le 20 mai 2024, Intel a réaffirmé qu’Arrow Lake était en bonne voie pour une sortie au quatrième trimestre 2024, avec une mise à jour promise au salon Computex dans les semaines suivantes. Le 4 juin 2024, Intel a partagé des détails sur les architectures P-core Lion Cove et E-core Skymont partagées entre Arrow Lake et Lunar Lake.

Les processeurs de bureau Arrow Lake-S ont été annoncés le 10 octobre 2024 avec une sortie prévue au 24 octobre[11].

Architecture

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Arrow Lake est une architecture x86 versatile conçue pour passer de formats PC portables de 28 W à des PC de bureau de 125 W pour les passionnés. La construction architecturale derrière Arrow Lake conserve de nombreux éléments directs de Meteor Lake. Il s’agit d’un conception MCM désagrégée fabriquée avec divers nœuds de TSMC. Arrow Lake réutilise les mêmes tuiles SoC et d'extension E/S que Meteor Lake tout en ajoutant une nouvelle tuile de calcul et une tuile graphique plus petite destinée aux PC de bureau.

Noeud de procédé

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Tuile Nœud EUV Taille de puce
(mm2) 		Ref.
Tuile de calcul TSMC N3B Oui 117.241 [12]
Tuile graphique TSMC N5P Oui 23 [12]
Tuile SoC TSMC N6 Oui 86.648 [12]
Tuile d'extension I/O TSMC N6 Oui 24.475 [12]
Tuile de base interposeur Foveros Intel 16 (22FFL)[note 1] Non 302.944 [12]

Tuile de calcul

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La génération précédente Meteor Lake utilisait le procédé Intel 4 sur sa tuile de calcul, Arrow Lake prévoyant initialement de passer au nœud Intel 20A. En septembre 2024, Intel a annoncé l’annulation de son nœud 20A afin de pouvoir se concentrer sur le développement du 18A. Le nœud 20A d’Intel prévoyait d’introduire des transistors à grille tout autour (gate-all-around ou GAA), qu’Intel appelle RibbonFET, et ces transistors reçoivent une alimentation par la face arrière qu’Intel appelle PowerVia. Le RibbonFET est le premier nouveau design de transistor d’Intel depuis l’introduction du FinFET en 2011[13]. La tuile de calcul d’Arrow Lake est fabriquée avec le nœud N3B de TSMC au lieu de 20A[14]. De façon similaire à ce qui a été fait sur la génération précédente Meteor Lake, la tuile de calcul d’Arrow Lake introduit à la fois de nouveaux cœurs P Lion Cove et de nouveaux cœurs E Skymont. Les architectures principales de Lion Cove et Skymont d’Arrow Lake sont également partagées avec Lunar Lake.

P-core Lion Cove

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Les P-core Lion Cove disposent de moteurs de décodeurs et de dispatch plus larges, d’un plus grand nombre d’ALU sur entier, de caches L2 plus grands et d’une hiérarchie de cache repensée. Intel revendique une amélioration de 9 % de l’IPC (instructions par cycle) pour les cœurs Lion Cove d'Arrow Lake[15]. Le cache L2 de Lion Cove dans Arrow Lake passe à 3 Mo contre 2,5 Mo dans l’implémentation de Lion Cove dans Lunar Lake. Le cache L2 de Lion Cove est 50 % plus grand que celui du cœur Raptor Cove de la génération précédente, avec 2 Mo. Le cache L2 de Lion Cove a une bande passante de 32 octets par cycle[16]. Les P-core de Lion Cove incluent la prise en charge des instructions AVX-512, mais l'extension AVX-512 a été désactivée dans les processeurs Arrow Lake en raison de son architecture hétérogène. Les E-core Skymont ne supportent pas les instructions AVX-512, donc AVX-512 est désactivée pour garantir que les deux types de cœurs soient égaux dans leurs capacités.

Il y a eu une régression de la fréquence d’horloge maximale sur les cœurs Lion Cove P dans les processeurs de bureau Arrow Lake-S[17]. Le Core Ultra 9 285K atteint une fréquence maximale de 5,7 GHz contre une fréquence plus élevée de 6,2 GHz pour le Raptor Lake Core i9-14900KS[18]. Une des caractéristiques clés introduites dans Lion Cove est la possibilité d’avoir 3 multiplications par cycle (en supposant qu’elles soient indépendantes, bien sûr).

Simultaneous multithreading (SMT)

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Le multithreading simultané (SMT) a été supprimé des P-core Lion Cove d'Arrow Lake[19]. Le SMT a fait ses débuts dans un processeur Intel pour PC de bureau avec le Pentium 4 basé sur l'architecture Northwood en novembre 2002. Sa suppression dans Arrow Lake constitue la seconde fois depuis lors que le SMT a été complètement supprimé d'une nouvelle architecture de cœur x86-64 Intel haute performance plutôt que d'être simplement désactivé dans certains SKU Celeron et Pentium de bas de gamme[note 2]. Le SMT, ou HyperThreading selon le terme marketing d'Intel, permet à un unique cœur physique de CPU avec deux threads d'exécuter deux tâches simultanément. Au début des années 2000, le SMT était un moyen d’ajouter plus de threads de traitement aux processeurs double et quadruple cœur sans utiliser trop d’espace de puce. La suppression du SMT permet de réduire la surface physique du cœur sur la puce. L’augmentation du nombre de threads de traitement avec un plus grand nombre de cœurs physiques peut compenser la suppression du SMT fournissant deux threads par cœur[20]. Beaucoup de processeurs basés sur ARM, tels que les systèmes sur une puce (SoC) Apple de la série M, ne possèdent pas de SMT car il est moins efficace sur les processeurs ayant un pipeline de processeur court et que de plus il augmente la taille physique du cœur. Avec un pipeline de processeur plus long, tel que celui utilisé par Intel, il est plus difficile de fournir aux cœurs de CPU des données utiles dans une charge de travail. Les cœurs avec des pipelines plus longs peuvent supporter des fréquences d'horloge plus élevées mais avec moins d'instructions par cycle (IPC)[20]. De plus, Intel a soutenu que le SMT n'était plus nécessaire avec les cœurs supplémentaires présents dans Arrow Lake et dans les conceptions hydrides apparentées ayant un plus grand nombre de cœurs P et E, et que sa suppression réduisait les besoins en puissance et en transistors[21].

E-core Skymont

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Les améliorations des E-core Skymont se concentrent sur une prédiction améliorée des branchements et la récupération des instructions, un débit accru pour les types de données en virgule flottante et vectorielles SIMD 128 bits, et le doublement de la bande passante de leur cache L2. Intel revendique une augmentation de 32 % de l’IPC pour les charges de travail sur entier multithread comparé à Gracemont et 55 % pour les charges en virgule flottante multithread[22].

Disposition des coeurs

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Comparaison de la disposition des coeurs.

La disposition physique des P-core et E-core a changé dans Arrow Lake avec un groupe de quatre E-core placés entre deux P-core[23]. En revanche, sur Alder Lake, Raptor Lake et Meteor Lake, tous les P-core sont placés ensemble dans un groupe et tous les E-core ensemble dans un autre, ce qui réduit la latence entre cœurs lors du transfert d’instructions ou de données entre les P-core et les E-core. L’approche précédente nécessitait que les données parcourent une plus grande distance le long du bus en anneau entre les deux types de cœurs. La nouvelle approche aide également à atténuer certains problèmes thermiques sur Raptor Lake, car la chaleur des P-core puissants est mieux répartie, permettant un refroidissement plus facile[12].

Tuile graphique

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La tuile graphique d’Arrow Lake reste en grande partie inchangée architecturalement par rapport à celle de Meteor Lake. Tout comme sur Meteor Lake, la tuile graphique d’Arrow Lake est fabriquée sur le nœud N5P de TSMC[24]. Les processeurs pour PC de bureau Arrow Lake-S disposent de 4 cœurs Xe-LPG basés sur l’architecture graphique Alchemist. Cependant, les processeurs pour portables Arrow Lake ont jusqu’à 8 cœurs Xe-LPG+ (Gen12.74) légèrement modifiés, qui prennent en charge des instructions Dot Product Accumulate Systolic (DPAS). Les instructions DPAS étaient incluses dans les cœurs Xe-HPG des cartes graphiques Arc discrètes mais étaient désactivées dans la variante Xe-LPG à faible puissance. Les instructions DPAS permettent de multiplier les types de données FP16, BF16 et INT4, donnant au GPU la capacité d’effectuer plus d’opérations par cycle.

Tuile SoC

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Arrow Lake réutilise la même conception de tuile SoC que Meteor Lake, fabriquée sur le nœud N6 de TSMC. La tuile SoC utilisée pour les processeurs de bureau Arrow Lake-S a été initialement conçue pour les processeurs pour ordinateurs de bureua Meteor Lake-S annulés. Elle ne contient aucun E-core à faible puissance. Les variantes pour portables d’Arrow Lake réutilisent la tuile SoC de Meteor Lake qui inclut deux E-cores Crestmont à faible consommation, différents des E-cores Skymont de la tuile de calcul CPU. Les E-cores Crestmont à faible consommation n’ont pas de cache L3 contrairement aux E-cores Skymont de la tuile CPU.

NPU

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Arrow Lake utilise la même unité de traitement neuronal (NPU) que celle de Meteor Lake, qui fournit 13 TOPS en INT8, au lieu des 45 TOPS de la NPU 4 que l’on trouve dans Lunar Lake. À titre de comparaison, les APU de bureau Ryzen 8000G disposent d’un NPU basé sur XDNA (en) capable de 16 TOPS. Sur l’ensemble du NPU, du CPU et du GPU intégré, Intel annonce que les CPU Core Ultra 200S atteignant 36 TOPS au total[25], tandis que les APU de bureau Ryzen 8000G d’AMD sont capables d’offrir un équivalent théorique de 39 TOPS de performance IA[26].

Contrôleur mémoire

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Arrow Lake est la première architecture pour PC de bureau d’Intel à proposer exclusivement la prise en charge de la mémoire DDR5, la prise en charge de la DDR4 ayant été supprimée. Alder Lake et Raptor Lake supportaient à la fois la mémoire DDR4 et DDR5. Les processeurs de bureau Arrow Lake-S supportent les mêmes vitesses DDR5-5600 UDIMM que Raptor Lake, mais Arrow Lake a ajouté la prise en charge de la mémoire Clock Unbuffered DIMM (CUDIMM) et Clock Small Outline DIMM (CSODIMM). Les CUDIMM ajoutent un pilote d’horloge aux DIMM traditionnels non tamponnés, capable de régénérer localement le signal d’horloge sur le DIMM pour une meilleure stabilité à des vitesses mémoire élevées[27]. Avec les CUDIMM et une adaptation en charge de la carte mère, Arrow Lake peut faire tourner une DDR5-10000 overclockée[28]. Lors du Computex en juin 2024, ASRock a présenté une carte mère à socket LGA 1851 avec des emplacements mémoire CAMM2[29].

Liste de processeurs Arrow Lake

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Chaque coeur Xe du GPU intégré contient 16 vector engines (VE) et une unité de ray tracing (RT).

PC de bureau (Arrow Lake-S)

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Les CPU soulignés supportent Intel vPro (en) avec les chipsets Q870 (entreprise) et W880 (stations de travail d'entrée de gamme) et la mémoire ECC RDIMM seulement avec le chipset W880.

Marque SKU Cœurs
(threads) 		Fréquence d'horloge (GHz) Arc Graphics NPU
(TOPS) 		Cache TDP (W) Date de sortie Prix
(USD)[note 3]
Base Turbo
P E P E P E Coeurs Xe
(VE:RT) 		Fréquence
horloge
(GHz) 		L2
(Mo) 		L3
(Mo) 		Base Turbo
Core Ultra 9 285K[30] 8 (8) 16 (16) 3.7 3.2 5.7 4.6 4 (64:4) 2.0 13 40 36 125 250 24 octobre 2024 $589
285[31] 2.5 1.9 5.4 65 182 6 janvier 2025 $549
285T[32] 1.4 1.2 5.3 35 112
Core Ultra 7 265K[33] 12 (12) 3.9 3.3 5.5 36 30 125 250 24 octobre 2024 $394
265F[34] NC $379
265[35] 2.4 1.8 5.2 4 (64:4) 1.95 65 182 6 janvier 2025 $384
265F[36] NC $369
265T[37] 1.5 1.2 4 (64:4) 1.95 35 112 $384
Core Ultra 5 245K[38] 6 (6) 8 (8) 4.2 3.6 1.9 26 24 125 159 24 octobre 2024 $309
245KF[39] NC $294
245[40] 3.5 3.0 5.1 4.5 4 (64:4) 1.9 65 121 6 janvier 2025 $270
245T[41] 2.2 1.7 35 114
235[42] 3.4 2.9 5.0 4.4 3 (48:3) 2.0 65 121 $247
235T[43] 2.2 1.6 35 114
225[44] 4 (4) 3.3 2.7 4.9 2 (32:2) 1.8 22 20 65 121 $236
225F[45] NC $221
Core Ultra 3 205[46] 4 (4) 3.8 3.2 2 (32:2) 1.8 16 15 57 76 NC

Ordinateurs portables

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Arrow Lake-U utilise du silicium Meteor Lake rafraichi fabriqué avec le nœud Intel 3, et supporte donc l'hyper-threading contrairement au reste de la ligne de produits Arrow Lake.

Arrow Lake-U

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Les CPU soulignés supportent Intel vPro.

Marque SKU Coeurs
(threads) 		Fréquence d'horloge (GHz) Arc Graphics NPU
(TOPS) 		Cache TDP (W) Date de sortie Prix
(USD)[note 3]
Base Turbo
P E LP-E P E LP-E P E LP-E Coeurs Xe
(VE:RT) 		Fréquence
horloge
(GHz) 		L2
(Mo) 		L3
(Mo) 		Base Turbo
Core Ultra 7 265U[47] 2 (4) 8 (8) 2 (2) 2.1 1.7 0.7 5.3 4.2 2.4 4 (64:4) 2.1 13 14 12 15 57 6 janvier 2025 $448
255U[48] 2.0 5.2 $490
Core Ultra 5 235U[49] 1.5 4.9 4.1 2.05 $332
225U[50] 1.5 1.8 4.8 3.8 2.0 $363

Arrow Lake-H

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Les CPU soulignés supportent Intel vPro.

Marque SKU Coeurs
(threads) 		Fréquence d'horloge (GHz) Arc Graphics NPU
(TOPS) 		Cache TDP (W) Date de sortie Prix
(USD)[note 3]
Base Turbo
P E LP-E P E LP-E P E LP-E Coeurs Xe
(VE:RT) 		Fréquence
horloge
(GHz) 		L2
(Mo) 		L3
(Mo) 		Base Turbo
Core Ultra 9 285H[51] 6 (6) 8 (8) 2 (2) 2.9 2.7 1.0 5.4 4.5 2.5 8 (128:8) 2.35 13 26 24 45 115 6 janvier 2025 $651
Core Ultra 7 265H[52] 2.2 1.7 0.7 5.3 2.3 28 $471
255H[53] 2.0 1.5 5.1 4.4 2.25 $514
Core Ultra 5 235H[54] 4 (4) 2.4 1.8 5 20 18 $354
225H[55] 1.7 1.3 4.9 4.3 7 (112:7) 2.2 $385

Arrow Lake-HX

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Les CPU soulignés supportent Intel vPro, et la mémoire ECC UDIMM avec le chipset WM880, destinés au stations de travail portables en remplacement des PC de bureau.

Marque SKU Coeurs
(threads) 		Fréquence d'horloge (GHz) Arc Graphics NPU
(TOPS) 		Cache TDP (W) Date de sortie Prix
(USD)[note 3]
Base Turbo
P E P E P E Coeurs Xe
(VE:RT) 		Fréquence
horloge
(GHz) 		L2
(Mo) 		L3
(Mo) 		Base Turbo
Core Ultra 9 285HX[56] 8 (8) 16 (16) 2.8 2.1 5.5 4.6 4 (64:4) 2.0 13 40 36 55 160 6 janvier 2025 $612
275HX[57] 2.7 5.4 1.9 $680
Core Ultra 7 265HX[58] 12 (12) 2.6 2.3 5.3 36 30 $450
225HX[59] 2.4 1.8 5.2 1.85 $507
Core Ultra 5 245HX[60] 6 (6) 8 (8) 3.1 2.6 5.1 4.5 3 (48:3) 1.9 26 24 $306
235HX[61] 2.9 1.8 $349

Références

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  1. ↑ (en-US) « Intel lists testing interposers for Next-Gen Xe2 "Battlemage2 GPUs and Core Ultra "Arrow Lake-HX" CPUs », sur VideoCardz, (consulté le )
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  6. ↑ (en-US) « Intel Technology Roadmaps and Milestones », sur Intel Newsroom, (consulté le )
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  58. ↑ Intel® Core™ Ultra 7 Processor 265HX
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  60. ↑ Intel® Core™ Ultra 5 Processor 245HX
  61. ↑ Intel® Core™ Ultra 5 Processor 235HX

Notes

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  1. ↑ Intel 16 est fabriqué avec le précédent procédé 22FFL
  2. ↑ Le SMT était physiquement présent dans les précédentes architectures de cœur Intel telles que Sandy Bridge, Haswell et Skylake mais il était désactivé sur certains SKU de bas de gamme Celeron et Pentium. Par exemple, les cœurs Skylake Coffee Lake possédaient le SMT mais il était désactivé sur le Core i7-9700K avec 8 cœurs et 8 threads tandis que le Core i9-9900K avait 8 cœurs et 16 threads.
  3. ↑ a b c et d Le prix indiqué est le Recommended Customer Price (RCP) au lancement. Le RCP est le prix de vente auquel Intel vend les processeurs aux détaillants et aux OEM. Le prix de vente réel au public est plus élevé.
v · m
Abandonnés
4 bits
Pré-x86 (8-bits)
x86-16 (16-bits)
x87 (FPU externes)
x86-32/IA-32 (32-bit)
x86-64/EM64T (64-bit)
RISC
EPIC (IA-64)
Autres
Actuels
x86-64
Microarchitectures
x86-32
x86-64
Faible consommation
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