Intel Skylake 登場，全面改朝換代

浩劫歸來的全面革新
一路上經歷了 Haswell、Broadwell 兩代產品，相信許多玩家對於 Intel 世代更迭的幅度都頗有微詞，甚至以戲謔的角度談及 Intel 領先過多停下來等對手跟上腳步。不難理解大眾會有這種反應，畢竟 Intel 在 Haswell 與 Broadwell 間硬塞了一款換湯不換藥的 Haswell Refresh 之外，繼任的 Broadwell 也陷入全球市場選擇性不販賣的困境。主要原因為各地消費習性不同，加上 Broadwell 售價比 Core i7-4790K 貴上一截的問題，為了避免進貨後乏人問津的狀況，台灣代理商也是選擇不進貨，以 Haswell Refresh 舊產品延續至 Skylake 上市後才換代。

那麼 Skylake 能否跟著 Windows 10 帶動換機潮？目前恐怕還是個問號，畢竟消費市場中目前仍然存在許多問題。諸如 DDR4、DDR3L 尚未普及、Nand Flash 與 HDD 價格還未黃金交叉等因素，均左右 Skylake 是否成功的關鍵。不過成功與否尚且不談，我們先來談談新架構為性能帶來的影響層面，入手之前對於新平台徹底了解，未來選購上有個底也不吃虧。

第 6 代 Core 改變了什麼？
Intel 第 6 代 Skylake 平台與 5 代 Broadwell 平台間的差異主要有幾點，分別為取消處理器從 Haswell 以降採用的 FIVR 設計、DMI 通道頻寬加大、PCH 通道數量翻倍與提供更靈活的功能調用。相較於 5 代僅推出 2 款桌上型處理器產品，6 代 Skylake 會提供完整產品線，同時也是首款支援 PCIe RAID 平台。

持續強化的顯示核心
相較於處理器架構進步緩慢，Intel 近年進化最快的部份非繪圖核心莫屬，新的 Skylake 搭載的 GEN9 LP 繪圖核心，處理單元從原先 GT3e 的 48 個 EU（Execution Unit）大幅升級至 GT4e 的 72 個 EU，提供近 50% 的效能提昇。

不過嚴格論述，搭載 GT4e 的產品目前僅有 Mobile 處理器，桌面型處理器則維持在 GT2 且沒有搭載 eDRAM，相對於僅兩個型號的 Broadwell 搭載的 Iris Pro Graphics（48 EU、64MB eDRAM），規格反倒是縮水許多。

腳位再次改變，擾民或迫不得已？
隨著架構升級，Intel 再次改變了 Socket 腳位，從原先 Haswell（Broadwell）世代的 LGA1150 變更為 LGA1151，許多人對此可能非常不滿，甚至揶揄 Intel 科技如此發達，卻沒有 AMD 產品這麼高的延續性。迫於取消自 Haswell 世代以來獨家的 FIVR，改採 IMVP8 VR 架構，加上同時支援兩個世代記憶體，不論在架構或者電氣特性方面，均屬於大幅度更迭。兩者間若強硬互通，恐怕會造成更多不可遇見的災難性結果，實為不可為，非不想為。

Skylake 兩三事
在 Skylake 產品線中，仍然沒辦法看到 Intel 將四核心以上的產品下放至主流平台中。反之在 X99 平台上，倒是迎來消費級產品的第一款八核心處理器，兩者間的市場策略在近年來也讓許多人開始思考，是否在下一次購買新平台時，多花點錢直上旗艦晶片組要來的划算與使用年限更長。

核心數量沒有增加的情況下，即便是 Intel，恐怕在性能成績單上也難以交出好成績。這點其實在之前的幾代就已經是如此，在這次更是如此，每代更新已經快淪為眾人的笑柄，性能提昇幅度自 Sandy Bridge 以後就再也無法成為相當有利的宣傳點。

為此，Intel 這次為了減少性能幅度提昇不大所造成的怨氣，對於核心以外的元件倒是做了不少的改變，兩者互補後，處理器的可看度也較以往高出許多。

eDRAM 曇花一現
第 5 代的推出直到目前仍然是個謎，不僅打破 Intel 長久以來建立的 Tick-Tock 策略，一再延宕的開發時程，加上產品線數量不若以往，這些負面影響，著實給了 Intel 一記市場反應平淡的悶棍。雖說 Broadwell 市場反應相當差，但它確實也帶來了多項第一，舉凡第一款桌上型處理器搭載 Iris Graphics 等級以上的繪圖晶片、第一款搭載 eDRAM，第一款桌上型處理器導入 14nm 製程，均給業界帶來許多新鮮事。

當眾人都想著後續產品會延續這個步調穩健成長時，繼任者 Skylake 卻殺的令人措手不及，除了維持 14nm 製程之外，eDRAM、Iris Graphics 這些在 Broadwell 令人振奮的功能全部都面臨取消命運。何種原因導致了 Intel 不得不在桌上型處理器取消這些功能？Intel 並沒有說明，但按照 Skylake 一開始的規劃，Intel 確實有將 eDRAM、Iris Graphics 這些強勁功能放入清單中，但隨著上市時間逼近時，這兩項功能卻不復存在。編輯推論 Intel 取消這個項目有幾項可能原因，其一為 Broadwell 市場反應冷淡，板廠在這次桌上型產品大多採較昂貴的 DDR4 記憶體，隱性消費者會選擇額外購買一張顯示卡搭配的比例偏高。與其強制將售價拉高，不如取消這些功能來維持原先訂價策略，避免因售價波動影響到這些本來已經決定購買的隱性消費者。其二則為 eDRAM 與 Iris Graphics 在 14nm 製程良率不彰，造成 Intel 不得不屏蔽故障核心，甚至是移除這些複雜功能。不管最終結果為何，我們暫時都不會在桌上型平台中再次看到 Iris Graphics 繪圖晶片與 eDRAM，但不排除 Intel 在 Skylake 銷售週期尾聲中又突然變卦推出這類型產品出來墊檔，畢竟在 Cannonlake 前面，Intel 毫無預警塞入了 Kabylake 這個 Haswell Refresh 二世祖。

BCLK 不再綁定，外頻不受限
本次的 Skylake 另一重大改變則是提供了完整超頻能力，承襲 K 系列提供 Core、Cache、GT（Graphics）、Memory 四種超頻功能之外，本代將會強化 BCLK 的可超頻幅度，依照 Intel 官方說法，BCLK 基本都可以達到 170MHz 以上，微調幅度以 1MHz 為一個單位，幅度與調整性都更甚以往。

不過 BCLK 的超頻，在近幾代 Core 處理器中均強調其超頻功能，官方並未做出任何限制。但一直以來都被使用者詬病，事實上在前幾代產品，使用者也非常難以提高 BCLK 時脈。為什麼在新的 Skylake 中突然擁有如此強勁的超頻性呢？原因其實非常簡單，BCLK 不再與其它元件共享同一參考時脈。

BCLK 如何來？Clock Generator 是內建在處理器中嗎？恐怕很多人會認為是內建於處理器中，畢竟非常直觀的理解為 BCLK 是處理器所用，內建在其中相當合理。不過事實上 BCLK 是由 PCH 送出給處理器，處理器內只接收後透過 Amplifier 將之放大（亦為 Ratio；Bclk * Ratio = Frequency），這也導出板廠在未破解前，只有 Z 系列晶片組才具備超頻功能的限制。既然 BCLK 是由 PCH 送出，連帶造成其餘元件都是一脈相承，靠著這條 BCLK 進行對應的時脈。對於非 PCIe 元件，浮動 BCLK 對穩定度影響不算是什麼問題，但是對於 PCIe GEN3？稍微偏移一些即會造成不穩定，容易死機的狀況。這也是為什麼 OCer 會建議當你在超頻時，將獨立顯示卡匯流排從原先的 GEN3 降為 GEN2 能夠得到更穩定的環境的主要原因。

在 Skylake 中，Intel 總算是將 BCLK 給完全獨立，雖然一樣是透過 PCH 送出，但這條 BCLK 不再提供給 DMI、PEG 等 PCIe Based 元件，造就這代處理器的 BCLK 超頻能力回歸到 Core 2 時代的全民超外頻光景。

DMI 頻寬翻倍帶來的影響
新的 Skylake 在本次最大的升級就屬 DMI 通道頻寬的提升，從沿用多代的 DMI 2.0 升級為 DMI 3.0，兩者間的差異提供了資料傳輸翻倍的成長。或許有些人還是不太明白 DMI 頻寬翻倍，對整個平台有什麼影響，以下將會針對 DMI 進行淺談。

DMI 是什麼呢？
全名為 Direct Media Interface 主要功能為連接處理器與晶片組之間的橋樑，扮演的角色在整個系統中佔有舉足輕重的地位，少了它，所有周邊元件都無法運作。因此 DMI 通道頻寬大小，左右了所有周邊元件的性能，NAND Flash 儲存媒體尚未流行前，頻寬不足問題或許還未成為瓶頸，不過隨著高速 NAND Flash 與 PCIe Based 主控問世，DMI 2.0 僅 4GB/s（上下行各 2GB/s）的頻寬儼然成為性能瓶頸的罪魁禍首。

新一代改進部分
新的 DMI 3.0 推出除了因應時代進步外，最主要是為了解決頻寬不足的問題，承襲原先 DMI 2.0 四通道的基礎，新版單一通道頻寬升級為 8.0Gb/s。四通道共計 32Gb/s，換算為一般 Gigabyte 單位約為單向 4GB/s 的傳輸量，對目前消費級高速 SSD 已有很大程度的緩解，不過對於不可遇見的 NAND Flash 未來，提升為 DMI 3.0 能否與如前輩一樣沿用多個世代仍是未知數。

DMI 之於 QPI 點對點傳輸
看完 DMI 的改版後，很多人可能會認為為什麼不取消 DMI，改採用 Intel 多年前發表的 QPI 作為處理器與晶片組間的橋樑呢？

按照目前現況，我們目前看到的 QPI（QuickPath Interconnect）快速通道互連，大多只存在於 Xeon 產品線中，Core i 處理器已經不再使用這個通道許久。那麼兩者間的差別有多少呢？相較於 DMI 用於處理器對晶片組傳輸，QPI 主要用於處理器對處理器之間。兩者均採用點對點傳輸，不需透過第三方橋接晶片進行連結，與我們目前在雙核心顯示卡中常見採用 Avago（PLX Technology 於今年初被收購）旗下 PEX 8747 應用不同。在 QPI 與 DMI 架構中均內建 PHY，能夠提供低延遲與足夠的頻寬用於資料傳輸，這個應用目前也即將在 NVIDIA 下一代顯示晶片 Pascal 中實現。

了解 DMI 與 QPI 間有著同樣點對點傳輸架構後，接著我們來探討一下兩者間的應用差別。QPI 最初目的主要用於高速處理器間傳輸，在 Nehalem 架構中，QPI 除了用於多處理器傳輸之外，還連接著 X58 晶片組。很多人可能非常好奇，為什麼 X58 成為了唯一一款使用 QPI 連接的晶片組，是 Intel 為了宣傳 QPI，而刻意導入後又移除嗎？並不全然，X58 作為擁有北橋的最後一款晶片組，因應 36 條用於高速傳輸的 PCIe 2.0 通道，確實需要 QPI 高速通道的支援，將處理器、晶片組間的溝通延遲降至最低。仔細查看也可以發現在 X58 晶片組之下的 ICH10R 仍是透過 DMI 傳輸，提供諸如 SATA、USB、LAN 等低速介面的傳輸管道，整個平台透過這種分層架構進行。

到了後續晶片組，北橋整合至處理器內部，QPI 不再用於連結北橋晶片，因此逐漸式微。但並非完全消失，而是漸漸演化為目前 Intel 用於處理器內部核心與各功能間溝通所採用的 Ring On-die Interconnect，效用與 QPI 相仿。透過在 Haswell 架構中 4 條 Ring，連結 Core、LLC、SA 與 Graphics 等不同區塊間的資料高速傳輸。在 Skylake 上面仍然是沿用這種架構進行內部資料傳輸，QPI 則是回歸 Xeon 多路處理器平台中，執行它一開始的初衷，處理器間的資料傳輸。

至於 DMI 不直接由 QPI 取代的原因，Intel 並沒有說明，不過從兩者間所需的線路數量中可以發現一些端倪。QPI 用於資料傳輸的線路相當多，分別為接收、傳輸兩端各 20 條用於資料傳輸，1 條用於 Clock Signal，全以差動訊號傳送，故總計為 84 條實體線路。DMI 則要精簡許多，用於資料傳輸的數量僅 16 條加上 4 條 Clock Signal，相對頻寬也因此縮水不少，不過隨之而來的好處則是在線路上處理要求能夠降低許多。

頻寬到底夠用否？
很多人可能會懷疑 DMI 升級為 3.0 採用 8GT/s 的傳輸通道，傳輸瓶頸仍舊存在，這部分我們先來比較一下 QPI 與 DMI 間的吞吐量差別。QPI 架構最後出現於家用平台中為 Gulftown 架構的 Core i7-990X Extreme Edition，對應的 QPI 吞吐量為 6.4GT/s（Server 中有 8GT/s 產品），頻寬為 25.6GB/s（6.4GT/s x 2Bytes x 2；雙向）；DMI 3.0 則要簡單許多，僅 32Gb/s 頻寬約為 8GB/s（雙向 PCIe 3.0 x4）。乍看之下 DMI 3.0 單向僅 4GB/s 的頻寬在目前高速裝置橫行的世代中捉襟見肘，加上 Z170 晶片組提供了 26 條 HSIO（High Speed Input/Output），如此多條通道卻只能共享 4GB/s 頻寬，顯然會造成頻寬滿載的困境。但是不要忘了，PCH 本身就是 Hub 架構，一開始就非以滿足底下裝置完整頻寬為初衷。加上 Hub 架構下頻寬分配功能，底下裝置同時讀寫的狀況罕見，僅 4GB/s 單向的頻寬仍然足以應付目前還在發展中的 NAND Flash Storage。

至於為何 Intel 突然將 DMI 頻寬升級？主要有兩點考量，100 系列晶片組提昇為數不少的 USB 3.0、SATA 與支援更多 NAND Flash Storage 裝置，加上底下 PCIe 通道均從 2.0 升級為 3.0，因應底下裝置數量增加與頻寬提昇，將上行端口頻寬提昇實屬正常且明智之舉。

跨世代記憶體全面支援
Skylake 架構第二重要的新增功能非支援跨世代記憶體莫屬，不同於 Core 2 Duo 時代北橋內建記憶體控制器，Core i 後均採處理器內建 IMC 的作法，同時支援兩個世代的記憶體，對於半導體設計除了難度增加之外，裸晶面積也因此增大。

何以提供雙選擇之因
對於新記憶體的支援，主要有幾個考量，分別為功耗、容量與價格。功耗方面，DDR3L 與 DDR4 相較於 DDR3，分別提供 10% 至 20% 的降低，雖然僅只是毫伏間的差異，但對於工藝製程發展日趨減緩的現代中，每一分電力耗損的降低，對於整體能耗表現都是相當巨幅的成長。容量方面，則要歸功於記憶體產業重心已然朝向 DDR4 迅速發展，單一顆粒容量躍升極快。不同於 DDR3 在 4Gb 踱步的情況（8Gb 今年開始陸續上市且限量供應），DDR4 在今年已經開始大量使用 8Gb 顆粒生產大容量模組，提供單一模組 16GB 容量選擇。加上 Intel 在 IMC 的相容性列表中，不論是 DDR3 抑或 DDR3L，最高均只支援 4Gb 顆粒，少部分廠商所推出的 8Gb 顆粒僅為特例支援，並非常態性現象。

那麼 Intel 怎麼會願意同時支援兩個世代的記憶體呢？Intel 會將 DDR3L 納入支援列表中，除了價格方面的考量，另一重要因素為市場環境。DDR4 上市後因售價高昂且支援平台少的關係，市場環境皆未大量鋪貨供應，在無法控制的市場中，僅提供單一模組支援能力，除了等市場成熟外別無他法。對於近年持續萎靡不振的 PC 市場，強行推動 DDR4 未必對整個大環境能夠帶來換機潮，畢竟除了消費市場外，更重要的商業市場大餅才是 Intel 賺錢來源，貿然改朝換代不僅吃力不討好，造成庫存滯銷情況才是令人頭疼之因。

非任何模組均可上
既然支援兩種記憶體，想必使用者可能會認為只要是 DDR3L 或 DDR4 都可以使用，事實當然非如此，除了限制嚴格之外，也區分為多種不同形式的支援能力。

除了 DDR3L-1600/1866、DDR4-1866/2133 這兩個基本元素之外，Skylake-S 還會區分為 Non-ECC 與 ECC 的差別，記憶體模組支援方面，Skylake-S 並不提供 RDIMM 的支援，僅提供 UDIMM 與 SO-DIMM 這兩種常見於消費市場的產品。

在初步篩選後，我們還需要考量顆粒密度問題，Intel 目前僅確定支援 DDR3L 4Gb、DDR4 8Gb 顆粒，當然顆粒寬度也因沒有 RDIMM 的支援，縮減為只有兩種規格，分別為 x8 與 x16。除此之外，對於容量提昇密切關連的 Rank 數量，目前也只提供最高 2 Rank，一般俗稱為雙面記憶體（在一些特殊配置下，雙面顆粒未必屬於 2 Rank 產品）。

最後則是對記憶體位址的限制，Intel 給了非常嚴格的 Row、Column 位址限制，只有提供一般常見的配置，並沒有提供少數供應商所生產的特殊規格。這部份對使用者影響不大，只需要特別注意顆粒密度是否在支援規格內即可，並不太需要考慮如此細節的部份。

供電架構改朝換代
除了在資料傳輸方面有重大改變之外，針對供電方面也有重大變革，於 Haswell 推出時令人驚豔的 FIVR 並未就此沿用在 Skylake 中。相反地，Skylake 走了回頭路，改為 IMVP8 供電架構，將原先整合入處理器中的各項電壓抽離，也代表主機板供電迴路將會重新回到 Z77 與 P55 時代的相位大戰。

前後差異有多少
除了在 PCB 上的佈線面積與使用的電子元件將會較以往多之外，電氣特性也因為捨棄 FIVR 後而驟變，不再僅單純是外部 VRM將 12V 降壓至 1.8V 後輸入至 FIVR。換言之，廠商所使用的 VRM Solution 將直接影響到電流純淨度與超頻後的穩定性，對一般使用者來說，元件等級將直接影響 VRM 溫度表現，不再只能依靠相數多寡做是否合宜的初步篩選。

複雜化後所帶來影響
在取消 FIVR 後，原先整合在其中的 Vcore（Vring）、Vgt、Vsa，都會因此需要外部迴路供電。整套 VRM 的控制權也從原先內建於處理器中，全數搬移至外部 PWM 身上，處理電壓升降完全取向晶片等級與廠商在韌體開發上的熟悉度，不再由原先 Intel 所開發的 FIVR 主導電壓變化。對玩家來說各有利弊，有利點無非為主控權幾乎全數由以前在 FIVR 中的不可控，改為全數皆可控且為任意控制；壞處當然就如前面所提到，電子元件等級直接影響最終表現，不再如之前 FIVR 可以越級打怪。在 FIVR 僅需要注意外部 VRM 相數與電流是否能夠負荷，換成 IMVP8 則是需要全面考量各晶片與各廠 RD 在 BIOS 中的開發技巧，高低價差主機板在此時的優劣表現將會非常鮮明且出現硬體瓶頸。

Custom Socket 能否再下一城
Haswell-E 處理器喧囂一時的 OC Socket，在 Skylake 中眼尖的讀者可能已經發現到 ASUS 這次一樣準備了 Custom Socket。在送測樣品中，我們發現 ASUS 的 Custom Socket 多出 23 支金屬觸點，分別對應處理器上的 20 個金屬圓點。但本次 ASUS 並沒有刻意在這部份宣傳，甚至沒有說明此次 Custom Socket 是否具備如 OC Socket 一樣的功能。

不過當你仔細比較 Haswell-E 與 Skylake 處理器金屬觸點後，可以發現到兩者間有一絲絲不同。在 Haswell-E 上的金屬觸點為滿版，且全數皆為長方形，Skylake 則是圓形。分布的點其實也算好認，都位於四側接近正中央的位置，僅有 3 點位於三角定位點附近。四側的功能在 Intel 的定義中屬於 Finger Access Cutout，用於使用者安裝處理器時手指拿放位置，將該區域清空以避免安裝時觸碰針腳造成彎腳的情況。

那麼這些存在於處理器上，卻不存在 Socket 中的觸點是什麼用途呢？外界普遍推測這些多出來的觸點僅用於 Intel 內部測試用途，可能為監控處理器部分訊息，甚至是額外控制功能。由於 Intel 不可能將之公布，主機板廠僅能透過猜測，透過實測才有辦法解譯其實際功能。在 Haswell-E 由於 FIVR 的關係，這些多出來的點，實際為針對內部元件加壓的途徑，不過在 Skylake 上，ASUS 目前仍在開發階段，加上電壓不再由 FIVR 控制，多出來的觸點恐怕並沒有如 OC Socket 一樣具備加壓用途，甚至不再有特殊功能。

新舊對決，差異可大？
針對處理器，這次只使用 SiSoftware Sandra 2015 與 Cinebench 系列軟體進行比較，前者提供相當完整的性能基準測試，後者則是提供較簡易的繪圖處理器性能比較。本次測試並沒有使用獨立顯示卡進行遊戲實測，採用 Cinebench 系列軟體較能夠反應兩款顯示晶片之間的性能差異，避免差異數據淪為誤差值。

從數據結果來看，Skylake 約有 10% 以上的性能提昇，不過眾所周知，處理器性能差異在近年來已經成為笑柄。一般使用者常用軟體無法顯現差異的情況越來越嚴重，反之性能重度需求的使用者又無法滿足於四核心架構，兩種狀況結合的結果就淪為撓不到消費者癢處。推出新產品雖在市場中不至於乏人問津，但卻也無法引發消費者換掉舊有平台的慾望，反倒是其它周邊套件在近幾年成為市場中相當熱門的產品，諸如 USB 3.0 隨身碟、SSD，在近幾年的銷量持續看漲。

來源: Intel Skylake 登場，全面改朝換代