英特爾

經過3年來的技術發展與持續宣傳,採用Intel 7製程、代號為Sapphire Rapids的第四代Xeon Scalable處理器,英特爾終於在今年1月10日正式發表,而後續接棒的伺服器運算平臺,早在兩年前他們已向市場陸續揭露。

例如,英特爾2021年上半召開的IDM 2.0策略發表會、Accelerated 2021發表會,均預告下一代的伺服器處理器代號,會是「Granite Rapids」,採用Intel 4製程。

同年8月舉行的Intel架構日,他們也公布基於x86架構的兩種核心微架構設計,稱為高效能核心(Performance-core,P-Core),代號Golden Cove,以及高效率核心(Efficient-core,E-Core),代號Gracemont,當時僅知第12代Core系列的個人電腦處理器是第一款整合P-Core與E-Core的產品,以及Sapphire Rapids將採用P-Core,卻不知這背後還有更長遠的布局。

  

到了2022年2月的投資者大會,英特爾正式公開Xeon處理器最新發展藍圖,提出更具體、更大規模的產品規畫布局。在Sapphire Rapids與Granite Rapids之間,他們增設代號為「Emerald Rapids」的下一代伺服器處理器,與Sapphire Rapids同樣採用Intel 7製程、處理器插槽也與Sapphire Rapids相容,預計2023年推出;至於再下一代的伺服器處理器,除了原本預告的Granite Rapids,還增加代號為「Sierra Forest」的產品,分別標榜高效能核心(P-Core)、高效率核心(E-Core)的搭配。

基本上,Granite Rapids著重每顆核心的運算效能,鎖定主流與高階的雲端與資料中心應用需求,而身為第一款基於E-Core而成Xeon處理器Sierra Forest,強調高能源效益,是專為支援雲端原生應用而設計,可因應低延遲或高吞吐量的應用,而且是他們與超大規模的資料中心業者共同設計,其效能與耗電量配置適用於需建置高密度與超高能源效率運算環境的雲端業者。而且,這兩款處理器產品的製程均為技術更新進的Intel 3,預計在2024年登場。

由於P-Core系列產品是繼承、延續現行Xeon Scalable處理器的高效能路線,因此,大家都很熟悉其產品定位,關於特別增設E-Core系列的具體效益,看起來很抽象。

根據英特爾企業副總裁暨Xeon與記憶體事業群總經理Lisa Spelman當時所發表文章指出,原本由單一P-Core所占用的實體空間,可改用多個E-Core,如此能在單顆處理器與單座機櫃的部署層級,提供更高的運算密度。此種說法一出,似乎暗示英特爾將基於這樣的設計架構,而能發展出內建更多顆運算核心的Xeon處理器,但真是如此嗎?

這個謎底在今年3月底揭曉,因為英特爾在線上召開資料中心與人工智慧投資者研討會,公布第四代Xeon Scalable的客戶採用狀況之餘,更明確介紹後續產品的發展現況、供應市場的時程,以及主要特色,當中特別提到Sierra Forest將內建144顆運算核心,正式投入超多核心的伺服器運算平臺。

Emerald Rapids定名為第五代Xeon Scalable

根據英特爾去年2月公布的Xeon處理器產品發展藍圖,在第一款採用P-Core設計的Sapphire Rapids問世之後,下一款同樣搭配P-Core的伺服器處理器,會是Emerald Rapids,具有效能改善,以及基於既有平臺而延伸的記憶體、安全性效益,主打易於採用與升級物超所值的特色。

而在今年3月英特爾揭露的伺服器產品線最新發展進度中,他們正式將Emerald Rapids稱為第五代Xeon Scalable處理器,並表示從工廠端生產出來的矽晶片品質相當高,目前正在進行產品的大量驗證,而從3月29日起,他們對客戶供應樣品,預計今年第四季開始供貨。

英特爾執行副總裁暨資料中心與人工智慧事業群總經理Sandra Rivera表示,第五代Xeon Scalable提供更多顆處理器核心,而且相容於第四代Xeon Scalable,未來若要升級硬體,能在最少的相容性驗證負擔之下,將既有系統輕易地遷移至第五代Xeon Scalable,並在相同的耗電量範圍內,提供更高的每瓦效能,以及透過新一代CPU內建的多種硬體加速器、強化的安全性特色,以及增長的運算效能,加快整體系統的部署速度。

  

2024年上半將推出144顆核心的伺服器CPU

在Emerald Rapids發表之後,英特爾下一個推出的伺服器平臺,是採用E-Core設計的處理器Sierra Forest,目前已有客戶拿到這款晶片,即日起他們開始對外提供樣品,預計在2024年上半出貨;在這不久之後登場的,則是第三款採用P-Core設計的處理器Granite Rapids。

Sierra Forest的推出,象徵英特爾Xeon產品線幾個大創舉。首先,它不僅是第一顆導入E-Core設計的處理器,也是第一顆導入Intel 3製程的處理器,而且令外界震驚的是,當中將一口氣提供多達144顆E-Core核心,Sandra Rivera強調,這款處理器相較於超大量核心的資料中心處理器,以及基於Arm架構、企業自行開發的處理器,具有很強的競爭力,他們開發的E-Core核心Xeon處理器,將會提供最佳的每瓦效能,同時能繼續善用x86指令集架構的生態系統優勢。

而在產品發展現況上,Sandra Rivera表示,這款處理器已在本季度稍早進入能用於系統開機啟動的階段,能在矽晶片當中啟動、執行多種作業系統。

英特爾副總裁暨Xeon產品事業群總經理Lisa Spelman也公開展示相關配置,她透過一臺裝有Sierra Forest處理器的Linux系統,執行一支能將所有處理器核心用量衝到100%工作負載的應用程式,以此呈現144顆核心的能耐。

她表示,Sierra Forest目前已從晶圓廠進入伺服器開機、完整啟動作業系統的階段,過程所需時間低於18小時,此舉不僅展示了英特爾的高品質執行力,同時,在產品開發的進度上,帶給他們更大的信心,而在用戶方面的反應也很熱烈,因為目前有幾個頂尖的雲端服務業者的客戶都很有興趣,亟於了解這款高密度產品提供的每瓦效能,希望能以此用於步入成熟發展階段的x86生態系。

2024年稍晚推出的Granite Rapids將支援更高頻寬的記憶體

接續在Sierra Forest之後登場的Xeon處理器是Granite Rapids,同樣在2024年推出,發表日期目前尚無法透露,目前已開始提供樣品,也得到客戶的正面評價。Sandra Rivera表示,首批從晶圓廠出爐的Granite Rapids晶片相當健全,整體計畫的推動處於極佳狀態,他們在此項產品工程設計與製造的過程當中,已觸及所有主要的里程碑,而在伺服器廠商方面,英特爾也引述Dell、HPE、聯想這三大客戶高層主管的評語,呈現他們對於Granite Rapids晶片健全發展,以及初步測試結果的印象。

由於Granite Rapids上市時間稍晚,英特爾表示,此款Xeon處理器所用的平臺與早一步推出的Sierra Forest相同,因此,可共享Sierra Forest帶來的智慧財產與技術創新,縮短開發與設計時間,而在產品特色上,Sandra Rivera預告,相較於前一代產品(英特爾未明確指出是與第四代或第五代Xeon Scalable相比)Granite Rapids將提供更多運算核心、改善每瓦效能、更快的記憶體存取,以及I/O層面的創新。

在這次線上說明會當中,英特爾也搶先展出Granite Rapids記憶體應用新特色。Lisa Spelman表示,他們特別針對Granite Rapids平臺,設置了全世界速度最快的記憶體存取介面——英特爾帶領相關的生態系統開發出新的DIMM記憶體模組,稱為「結合多工器的排列(Multiplexer Combined Rank,MCR)」,能基於DDR5規格的DRAM記憶體,將存取速度提升至8,800 MT/s。透過一臺已安裝Granite Rapids處理器與MCR DIMM規格DDR5記憶體的Linux系統,她秀出相關硬體資訊,而從畫面呈現來看,此系統搭配的4支DRAM記憶體,其傳輸速度均為8,800 MT/s,之後執行Intel Memory Latency Checker這項軟體工具來測量讀寫速度,呈現純讀取的效能為188949.7 MT/s,讀寫比例為3比1的效能為259492.3 MT/s。

當記憶體存取速度大幅提升到8,800 MT/s,對於整個IT產業而言,其實還有另一層意義。Lisa Spelman解釋,在人工智慧、高效能運算等多種領域的工作負載執行過程當中,記憶體頻寬是排行第一的效能限制因素,所以,當我們面對現行中央處理器核心數量處於快速增長的發展趨勢,此項記憶體規格的突破至關重要,因為這能確保所有的處理器核心都能夠受到有效運用。

根據英特爾的測試,相較於目前伺服器平臺採用的記憶體技術,若系統搭配MCR DIMM規格的記憶體,尖峰頻寬提升的幅度為83%,而在2路伺服器系統當中,記憶體尖峰頻寬達到1.5 TB/s(DDR5-4800的記憶體尖峰頻寬為38.4 GB/s,DDR4-3200的記憶體尖峰頻寬為25.6 GB/s)

關於支援更快傳輸速度的DDR5記憶體,其實,在2022年11月舉行的Intel Innovation Taipei大會期間,英特爾企業副總裁暨資料中心平臺工程與架構總經理Zane Ball就已揭露這個發展面向,而且,透過該公司位於臺北的工程團隊所設置的環境,首度公開展示Xeon Scalable處理器平臺支援的記憶體組態,並且透過壓力測試工具來突顯採用這樣組態的系統的穩定執行情況。

英特爾當時先呈現的組態,是以Xeon Scalable處理器搭配以5600 MT/s速度執行的DDR5記憶體(此處所指的Xeon處理器可能是Emerald Rapids,因為去年9月就有市場傳言指出);

  

接下來是搭配新一代Granite Rapids處理器平臺的系統,能支援以6400 MT/s速度執行的DDR5記憶體。

  

2025將推出第二款E-Core處理器

在Granite Rapids問世之後,再下一個登場的英特爾伺服器處理器平臺,是代號為Clearwater Forest的產品,是接續Sierra Forest的第二款E-Core處理器,預計在2025年上市,這款產品將採用Intel 18A製程,而且也是該公司兌現4年內發展5個製程節點的最終目標。

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