英特爾 back，全新架構 coming

原標題：英特爾 back，全新架構 coming

Intel is back！2021年度“架構日”就是最給力的注解。

因為這個時長僅兩個多小時的活動，竟一口氣披露了多達11項新產(chǎn)品新技術。而且與以往不同的是，英特爾首次在中國向公眾開放了這個活動的線上直播，全面展示了這些架構創(chuàng)新方面的最新戰(zhàn)果。

這些成果確實超出了很多人的預期：兩款下一代x86內(nèi)核微架構，Xe HPG以及英特爾獨立顯卡，專為數(shù)據(jù)中心設計的下一代至強可擴展處理器Sapphire Rapids，基礎設施處理器 (IPU) Mount Evans IPU等等。如此驚艷的表現(xiàn)，非常完美地印證了英特爾CEO帕特·基辛格在活動中所說那句話：“Intel is back！”

意外嗎？其實大可不必。回溯過去幾年，早在2017年，英特爾就確立了“以數(shù)據(jù)為中心”的轉(zhuǎn)型目標，并致力于釋放數(shù)據(jù)指數(shù)級增長帶來的無限潛力。針對這一戰(zhàn)略，英特爾在之后的幾年里制定了一系列計劃；2018年，英特爾強調(diào)需要在六個關鍵領域持續(xù)創(chuàng)新，并定義了新計算時代所需的四種基本計算架構，即標量（對應CPU）、向量（對應GPU），矩陣（對應ASIC）、空間（對應FPGA）；在2020年英特爾還展示了一系列旨在將算力提高1000倍的尖端技術。

到2021年，隨著英特爾新任CEO Pat Gelsinger就位，英特爾發(fā)布了一系列重大戰(zhàn)略計劃，包括在3月宣布IDM2.0戰(zhàn)略，然后在7月，英特爾宣布了其歷史上最詳細的涉及晶體管、互連和封裝等技術的創(chuàng)新路線圖。

所以說，在這個8月，英特爾呈爆發(fā)式的技術力釋放是有跡可循的。

具體而言，此次英特爾發(fā)布了全新的CPU架構和兩個核心——性能核及能效核，將移動SoC中已廣泛應用的CPU混合架構率先嵌入桌面級CPU中，并介紹了基于性能核開發(fā)的、融入了更多企業(yè)應用負載優(yōu)化技術的下一代至強可擴展處理器Sapphire Rapids。在升級“拿手好戲”CPU的同時，英特爾還帶來了關于獨立GPU的更多詳細信息。更值得注意的是，英特爾公司首次展示了Ponte Vecchio GPU，該GPU耗時近兩年，包含1000億個晶體管，是迄今為止英特爾計算密度最高的產(chǎn)品，可以提供業(yè)界最高的AI智能。除此之外，英特爾還推出了可幫助CPU卸載數(shù)據(jù)中心基礎設施應用和服務的全新基礎設施處理器（IPU）。

從CPU到GPU再到IPU，英特爾通過實際產(chǎn)品驗證了在芯片異構時代以一家公司之力打造XPU全局的可行性。可以明確的是，英特爾的新CPU是值得期待的，GPU和IPU也將在業(yè)內(nèi)引起必要的重視。

時代需要處理能力提升1000倍

英特爾公司高級副總裁兼加速計算系統(tǒng)和圖形事業(yè)部總經(jīng)理Raja Koduri在架構日上說：“目之所及，今天人類的生活都與數(shù)字技術交織在一起。在我們所研究的每一個高需求工作負載，遇見的每一位追求創(chuàng)新的客戶中，都有一個共同的元性能要求——1000x（千倍級）的提升。而這個要求只給了英特爾4年時間?！?/p>

近年來，隨著數(shù)據(jù)的多樣化和數(shù)據(jù)量的爆炸性增長，世界正被技術以驚人的速度進行著改變。在新冠肆虐的時候，少了科技的幫助，人類社會生活將面目全非。不論是AI、AR、甚至是新冠疫苗的研發(fā)都需要超高性能的算力支持。對英特爾而言，每一位追求創(chuàng)新的客戶都向其提出了問題，到2025，英特爾能讓工作負載處理能力有1000x（千倍級）的提升嗎？

英特爾是如何回答這個問題的呢？本文重點關注的是企業(yè)市場，也就是To B端。

數(shù)據(jù)中心市場革新

目前，全球半導體巨頭都在數(shù)據(jù)中心市場布局，伴隨技術升級，競爭正變得愈發(fā)激烈。在本次架構日當中，英特爾針對數(shù)據(jù)中心進行了一系列的技術更新，推出了Sapphire Rapids（下一代英特爾至強可擴展處理器），并表示這是業(yè)界在數(shù)據(jù)中心平臺上進步的表現(xiàn)之一，英特爾方面認為，Sapphire Rapids將為數(shù)據(jù)中心架構樹立新的標準。

Sapphire Rapids的核心是一個分區(qū)塊、模塊化的SoC架構，采用英特爾的嵌入式多芯片互連橋接（EMIB）封裝技術，在保持單晶片CPU接口優(yōu)勢的同時，具有更出色的可擴展性。Sapphire Rapids提供了一個單一、平衡的統(tǒng)一內(nèi)存訪問架構，每個線程均可完全訪問緩存、內(nèi)存和I/O等所有單元上的全部資源，由此實現(xiàn)整個SoC層面的一致的低時延和高橫向帶寬。

除了Sapphire Rapids，如今在數(shù)據(jù)中心市場，DPU是許多巨頭關注的重點之一，英特爾也推出了與此相關的IPU產(chǎn)品。英特爾基于FPGA的IPU已導入多個云端服務商。在本次架構日上，英特爾宣布將針對云和通信市場，推出兩款基于FPGA的IPU產(chǎn)品——Oak Springs Canyon和Arrow Creek。其中，Oak Springs Canyon是基于英特爾至強 D 處理器和英特爾 Agilex FPGA構建；Arrow Creek則是專為搭載至強服務器設計的SmartNIC。

英特爾還推出了一款基于AISC的IPU，即Mount Evan，是英特爾的首個ASIC IPU。這是英特爾與一家一流云服務提供商共同設計和開發(fā)的，融合了多代FPGA SmartNIC的經(jīng)驗。

難如登月也要上，繼續(xù)征戰(zhàn)獨立GPU市場

在架構日上，Raja直接展示了英特爾與業(yè)界領先水平的差距：“我們面臨的是將近持續(xù)十年之久的問題。英特爾在吞吐量計算密度和對高帶寬內(nèi)存的支持方面都落后。這兩者都是 HPC和AI的基本指標，也是GPU架構的基石。當2017年GPU架構開始為AI數(shù)據(jù)類型的矩陣處理添加特殊引擎時，問題變得更糟。我們真得很想盡快縮小這個差距，所以我們需要一個堪比登月難度的創(chuàng)新產(chǎn)品。”

為此，英特爾推出了全新的獨立顯卡微架構Xe HPG，采用新的Xe內(nèi)核，聚焦計算、可編程、可擴展，并全面支持DirectX 12 Ultimate，Xe-HPG 的Xe 內(nèi)核包括16個矢量引擎和16個矩陣引擎，英特爾將其稱為XMX，或 Xe Matrix eXtensions。從客戶端產(chǎn)品來看，Xe HPG微架構為Alchemist系列SoC提供動力，首批相關產(chǎn)品將于2022年第一季度上市，并采用新的品牌名——英特爾銳炫。

同時，基于Xe-HPC微架構，英特爾還推出了面向高性能計算和人工智能工作負載的新款GPU——Ponte Vecchio。英特爾方面也稱，Ponte Vecchio是英特爾迄今為止最復雜的SoC。

英特爾展示了早期的Ponte Vecchio芯片顯示出的領先性能：在一個流行的AI基準測試上創(chuàng)造了推理和訓練吞吐量的行業(yè)紀錄。據(jù)英特爾稱，“我們的A0芯片已經(jīng)實現(xiàn)了超過每秒45萬億次浮點運算的FP32吞吐量，超過5 TBps的持續(xù)內(nèi)存結構帶寬以及超過 2 TBps的連接帶寬。”

英特爾在GPU方面的進步不僅顯示了其技術發(fā)展方向，也落實了其IDM 2.0計劃——其Alchest GPU基于臺積電的N6工藝制造，Ponte Vecchio采用臺積電的N5制程技術。

當然，在沒有IDM 2.0之前，英特爾也是有一部分生產(chǎn)是與臺積電合作的，IDM 2.0戰(zhàn)略更加清晰指出未來的路。作為老牌計算芯片巨頭和少有的半導體垂直整合型企業(yè)，在IDM 2.0戰(zhàn)略的框架之下，英特爾在設計、制造、封裝、測試一體化、IDM方面擁有了更多可選擇的余地，可以快速推動產(chǎn)品進程并拓展生態(tài)合作，在成本和性能上面做到更好的平衡。采用第三方代工產(chǎn)能，用不同的制程來生產(chǎn)英特爾產(chǎn)品，是IDM2.0策略中的關鍵一環(huán)，也是英特爾應對劇變，迎合數(shù)字化發(fā)展需求所做出的關鍵決策。

正如英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強所言：“未來的發(fā)展趨勢一定是在英特爾的工藝節(jié)點上，以及我們的代工合作伙伴的工藝節(jié)點上選取不同的節(jié)點做優(yōu)化配置?！?/strong>