Ice Lakeマイクロアーキテクチャ

Ice Lake (アイスレイク)とは

Ice Lake（アイスレイク）は、インテルが開発したマイクロプロセッサのコードネームです。2019年5月28日に正式発表され、第10世代Intel Coreプロセッサおよび第3世代Intel Xeon Scalableプロセッサとして製品化されました。インテルの10nmプロセスで製造された初の量産プロセッサであり、アーキテクチャも刷新されています。

概要

Ice Lakeは、インテルの10nmプロセスで製造された初の量産プロセッサです。Skylakeアーキテクチャ以来、4年ぶりの刷新となるSunny Coveマイクロアーキテクチャを採用したことで、平均して18%のIPC（Instruction Per Cycle）向上を達成しました。開発は、Skylakeに続きイスラエルのハイファチームが担当しました。

当初、2017年末の出荷を計画していましたが、10nmプロセスの量産遅延により、製品化は2019年までずれ込みました。さらに、サーバー向けのIce Lake-SPは、2020年の出荷予定が2021年まで遅延しました。2018年に限定出荷されたCannon Lakeも10nmプロセスを使用しましたが、Ice Lakeは機能制限がなく量産されました。しかし、最適化が進んだ14nm++プロセスと比較すると、動作クロックが上げられず、絶対的な性能を求める市場にはComet LakeやCooper Lakeが用意されました。

特徴

Ice Lakeは、以下の様な特徴を持っています。

10nmプロセス
10nmプロセスを採用し、製造プロセスの微細化による性能向上と消費電力の低減を実現しています。
Sunny Coveコア
Skylake以来のアーキテクチャ刷新となるSunny Coveマイクロアーキテクチャを採用し、IPCの大幅な向上を実現しています。
ITLBの増量
ITLB（Instruction Translation Lookaside Buffer）を16エントリに増量し、アドレス変換の効率を向上させています。
分岐予測の改善
分岐予測機構を改善し、パイプラインの効率化を図っています。
デコーダーの追加 (5-Way)
デコーダーを5-Wayに拡張し、命令の同時実行数を増やしています。
uOPキャッシュの増量 (2.25K uOPs)
uOP（マイクロオペレーション）キャッシュを増量し、命令実行の高速化を図っています。
Allocation Queueの強化 (140; 2x70 uOPs)
Allocation Queueを強化し、命令の割り当て効率を向上させています。
Out-of-Order Windowの増量 (352エントリ)
Out-of-Order Windowを増量し、命令の並列実行能力を高めています。
スケジューラーの強化 (160エントリ、整数280 + FP224)
スケジューラーを強化し、命令のスケジューリング効率を向上させています。
実行ポートの追加 (10ポート)
実行ポートを10ポートに拡張し、命令の並列実行能力を高めています。
実行ユニットの強化 (LEA、Shuffle、iDIV、MulHi)
実行ユニットを強化し、演算処理の高速化を図っています。
データバッファーの強化 (帯域2倍、ロード128 + ストア72)
データバッファーを強化し、データ転送帯域を拡大しています。
L1データキャッシュの増量 (48KB、12-Way)
L1データキャッシュを48KBに増量し、キャッシュヒット率を向上させています。
L2キャッシュの増量 (512KB、8-Way)
L2キャッシュを512KBに増量し、キャッシュヒット率を向上させています。
L2 TLBの増量 (2048エントリ)
L2 TLB（Translation Lookaside Buffer）を2048エントリに増量し、アドレス変換の効率を向上させています。
AVX2/512実行時のクロック制限緩和
AVX2/512命令実行時のクロック制限を緩和し、高負荷時の性能を引き出しています。
新しい命令
AVX-512 VBMI2/VPOPCNTDQ/BITALG/VPCLMULQDQ/GFNI/VAES、SSE_GFNI、AVX_GFNI、RDPIDなど新しい命令を導入し、より高度な演算を可能にしています。
スプリットロック検出
スプリットロック検出機能を搭載し、システムの安定性を向上させています。
高速ショートレップMOV
高速ショートレップMOV命令に対応し、データ転送効率を向上させています。

クライアント向け (ICL)

Gen 11 Graphics
第11世代の統合グラフィックスを搭載し、最大64実行ユニット(1.126TFlops)の性能を発揮します。
L3キャッシュの増量 (3MB)
可変レートシェーディング (Coarse Pixel Shading)に対応し、グラフィック処理の効率化を図っています。
タイルベースレンダリングに対応し、レンダリング効率を向上させています。
Adaptive Syncに対応し、より滑らかな映像表示を可能にしています。
DDR4-3200/LPDDR4/LPDDR4Xに対応し、高速なメモリ帯域を実現しています。
Thunderbolt 3を統合し、高速なデータ転送を可能にしています。
Gen 11 Display
eDP 1.4b, DisplayPort 1.4a, HDMI2.0bをサポートし、様々なディスプレイに対応しています。
Image Processing Unit 4
画像処理ユニット4を搭載し、画像処理性能を向上させています。
495 シリーズのチップセットをオンパッケージ化 (ICL-PCH)
495シリーズのチップセットをオンパッケージ化し、省スペース化を実現しています。
FIVR (PCHからCPUも制御)
FIVR（Fully Integrated Voltage Regulator）を搭載し、電力管理を効率化しています。
Wi-Fi 6のMACを統合し、高速な無線通信を可能にしています。

サーバー向け (ICX)

最大40コア
最大40コアの構成が可能で、高い並列処理能力を発揮します。
L2キャッシュの増量 (1.25MB/コア)
L2キャッシュを1.25MB/コアに増量し、キャッシュヒット率を向上させています。
L3キャッシュの増量 (1.5MB/コア)
L3キャッシュを1.5MB/コアに増量し、キャッシュヒット率を向上させています。
新しい命令 (TME、PCONFIG、WBNOINVD、ENCLV)
TME、PCONFIG、WBNOINVD、ENCLVなどの新しい命令をサポートし、より高度な処理を可能にしています。
8ch DDR4-3200
8チャンネルのDDR4-3200メモリをサポートし、高速なメモリ帯域を実現しています。
PCI Express Gen4
PCI Express Gen4に対応し、高速なデータ転送を可能にしています。
UPIの高速化 (11.2GT/s)
UPI（Ultra Path Interconnect）を高速化し、プロセッサ間の通信効率を向上させています。
【Xeon Dのみ】100Gigabit Ethernet
Xeon Dモデルにのみ、100Gigabit Ethernetを統合し、高速なネットワーク接続を可能にしています。
【Xeon Dのみ】高速フレキシブル I/O 24レーン
Xeon Dモデルにのみ、高速フレキシブル I/O 24レーンを搭載し、拡張性を高めています。
脆弱性対応
ハードウェアレベルでの脆弱性対策を施し、セキュリティを向上させています。

製品一覧

サーバー向け

Ice Lake-SP
対応ソケット: LGA4189
Ice Lake-W
対応ソケット: LGA4189
Ice Lake-D

モバイル向け

Ice Lake-U
Ice Lake-Y

関連項目

Coffee Lakeマイクロアーキテクチャ
Tiger Lakeマイクロアーキテクチャ
Cascade Lakeマイクロアーキテクチャ
Sapphire Rapidsマイクロプロセッサ

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