深度解析英特尔至强未来数年产品路线图

作者：Dr. Ian Cutress

众所周知，英特尔一直致力于在近几代推出的处理器产品中扩展其平台。与竞争对手相比，尽管英特尔采用的制造平台并非业界最高水平，但其始终致力于多晶片战略，最新的英特尔至强处理器单就去年 12 月的出货量便远超 AMD 全年出货量。与此同时，英特尔还将在 2022 年下半年推出下一代至强可扩展处理器 Sapphire Rapids。此前，关于 Sapphire Rapids 及其之后将推出产品的公开信息一直较少，近期，英特尔公开披露了至强未来几代产品相关路线图。

现状

目前市场上使用的第三代英特尔至强可扩展处理器平台 Ice Lake，采用英特尔 10nm 制程工艺，具有多达 40 个 Sunny Cove 内核，晶片面积约为 660 mm2。在基准测试中，我们发现与其第二代至强处理器相比，第三代的性能有了飞跃式的提升。尽管在芯片市场的激烈竞争中，用户对 Ice Lake 的反应喜忧参半，但英特尔始终坚持以更完整的平台，以及 FPGA、内存、存储、网络及其独特的加速器持续推动创新和发展。英特尔公司首席执行官帕特・基辛格也表示，英特尔数据中心业务的季度营收状况，取决于客户将如何消化已有的处理器库存。

目前来看，英特尔已开始大规模宣传其第四代至强可扩展处理器 Sapphire Rapids。我们了解到，该产品将使用大于 1600 mm2 的芯片以打造最高核数的解决方案，其中，Sapphire Rapids 的四个单元将通过英特尔嵌入式多芯片互连桥接技术相连。该芯片将拥有 8 个 64 位 DDR5 内存通道，支持与 PCIe 5.0 及大部分 CXL 1.1 互连。与此同时，新的矩阵扩展、数据流加速器，以及英特尔 ®QuickAssist 技术（英特尔 ®QAT）也将开始发挥作用，所有这些都建立于当前在 Alder Lake 台式机平台中采用的最新性能核设计之上，并已针对数据中心的使用需求进行了优化，这也意味着该芯片将支持 AVX512 和更大缓存。与此同时，Sapphire Rapids 将搭载 HBM 内存和全新的 Ponte Vecchio 高性能计算加速器，并率先应用于阿贡国家实验室的超级计算机 Aurora 中。

Sapphire Rapids 的发布时间相较于几年前预想的有所推迟，但业界对于这款将于 2022 年问世的 Intel 7 处理器万分期待。

下一代至强可扩展处理器

除了 Sapphire Rapids，英特尔还同时公开了路线图上其他产品的相关信息。继 Sapphire Rapids 之后，与平台兼容且同样基于 Intel 7 制程工艺的 Emerald Rapids 将于 2023 年问世，按照英特尔一贯的命名传统，Emerald Rapids 有可能是第五代至强产品。

目前看来，Emerald Rapids（EMR）有望从 Sapphire Rapids 设计以及制造中汲取经验以提高性能。平台兼容意味着我们不仅有机会看到一个全新加速器，同时 Emerald Rapids 还将与前几代相似，在 PCIe 通道、CPU 之间的连接、DRAM、CXL 和 IO 功能方面提供支持。然而，目前这款处理器的庐山真面目仍未揭晓，我们对英特尔单元产品组合的了解也尚在探索之中，不过可以预测的是，它极有可能与 Sapphire Rapids 类似，同时也将是英特尔计划作为下一代产品推出的、拥有全新性能的可扩展处理器。

Emerald Rapids 之后，英特尔的产品路线图将走上全新的道路，其战略也在多个层面上展现出多元化。

从 Granite Rapids（GNR）开始，英特尔将采用 Intel 3 制程工艺，打造至强性能核处理器，并于 2024 年推出该款产品。此前的路线图一直显示，Granite Rapids 会采用 Intel 4 制程工艺，但英特尔表示，其技术进步和时间规划将让 Granite Rapids 得以提前采用 Intel 3 制程工艺。Intel 3 是英特尔在 Intel 4 之后的第二代 EUV 工艺节点，我们预测两者的设计规则具有一定的相似性，因此其迭代并不会带来质的变化。

Granite Rapids 将采用单元架构，同时也将在其单元中采用区分策略：区别于 Sapphire Rapids 的统一设计，Granite Rapids 将拥有独立的 IO 单元和内核单元。英特尔尚未透露它们之间将如何连接，但其理念是 IO 单元可以包含所有内存通道、PCIe 通道和其他功能，而内核单元则完全专注于处理器性能 -- 这听起来很像英特尔的竞争对手们正在做的事，但这的确是眼下正确的发展方向。

Granite Rapids 作为下一代性能核至强处理器，将与英特尔一个全新的产品线共享一个平台 -- 该产品线将推出专为数据中心优化所提供的能效核处理器，并以同样基于 Intel 3 制程工艺的 Sierra Forest（SRF）为起点。能效核多用于当前英特尔 Alder Lake 消费级处理器产品组合，而 Sierra Forest 将是基于目前能效核微架构 Gracemont 的新一代变革，其目的在于让产品更注重内核密度而不是单纯的内核性能。如果内存带宽和互连能够支持，该产品将可以实行低电压运行和并行处理。

Sierra Forest 将采用与 Granite Rapids 相同的 IO 晶片。由于两者将共享一个平台，我们假定其插槽将互相兼容，因此，我们预测两者会拥有相同的 DDR 和 PCIe 配置。如果英特尔延续现有的命名方式，GNR 和 SRF 将是其第六代至强可扩展处理器。英特尔向我们表示，GNR 和 SRF 将根据客户需求覆盖并扩展目前已有的 Ice Lake 可扩展处理器产品组合。GNR 和 SRF 预计将于官宣推出之时，在全球范围内上市。

同时，注重内核密度的能效核 Sierra Forest 最终将与 AMD 的同期产品决一胜负，AMD 的 Bergamo 产品当前采用 Zen 4c 架构，当 SRF 上市时，AMD 很有可能推出采用 Zen 5 架构的同期产品。

关于采用 GNR+SRF 的统一平台是否意味着此后的至强产品将成为一个英特尔独有的平台，以及英特尔是否会遵循客户喜好同时保留两代产品，英特尔给出的答案是，最好的选择是保持不同代产品之间的平台兼容性，但同时这也取决于时间以及新技术集成。业内估计，除了 CPU，PCIe 6.0 最早将到 2026 年才会出现，而 DDR6 更可能于 2029 前后问世。所以，除非有更多的内存通道可以添加，否则我们极可能看到英特尔在其第六代或第七代至强产品中实现上述功能。

除此之外，另一个大众关注的问题是关于混合 CPU 设计的，既然英特尔目前正推动性能核和能效核产品双线并进，为何不将其整合至一个产品中？对此，英特尔表示，由于每个用户的需求不同，当前市场更倾向于单核设计的产品。比如一个客户希望性能核与能效核的比例是 80/20，另一个客户可能更喜欢 20/80 的比例，然而大量生产各个比例的产品并不具备较高的实现性。与此同时，经部分用户使用发现，他们的软件往往在采用相同内核的处理器上运行效果更好，而非在系统或插槽层面整合两种内核的产品中运行。因此，令人十分高兴的是，我们在短期之内将不会看到混合两种内核的至强可扩展处理器。

分别为性能核和能效核处理器配备同等数量的内存通道和 I / O 通道，对于两种场景来说可能都不能达到最佳的效果，英特尔目前也并没有就统一 IO 晶片做出回答。不过，无论客户使用哪种 CPU，采用同一个兼容平台有助于降低部分不可收回的开发成本。而且，我们也可以看到英特尔已为更多适用于至强 D 的场景，以及为规模较小的部署提供不同的 IO 配置打开了大门，当然，我们目前谈论的皆是两三年之后的产品。

对于 Granite Rapids 和 Sierra Forest，英特尔正与重点客户展开合作，进行微架构和平台的开发、测试及部署。随着 Granite Rapids 和 Sierra Forest 在今明两年发布，更多细节也将会披露。