Intel рассказала, как в ближайшем будущем переосмыслит серверные чипы Xeon — детали о Granite Rapids и Sierra Forest

Серверная архитектура Intel переживает фундаментальную трансформацию. На конференции Hot Chips 2023 компания представила радикально новую модульную концепцию Xeon, которая положит конец эпохе монолитных кристаллов. Вместо привычных процессоров будущие модели Granite Rapids и Sierra Forest станут конструктором из вычислительных тайлов и чиплетов ввода-вывода, что обещает не только рост производительности, но и гибкость, недоступную ранее. Однако главный сюрприз кроется в разделении на два концептуально разных лагеря: одни CPU будут нацелены на сырую вычислительную мощь, другие — на максимальную энергоэффективность.

Два пути: производительность против плотности ядер

В 2024 году в рамках платформы Birch Stream дебютируют два семейства серверных процессоров, и их внутреннее устройство кардинально отличается. Granite Rapids станет флагманом, построенным на производительных P-ядрах Redwood Cove. В противоположность ему, Sierra Forest — это первый в истории Intel серверный CPU, собранный исключительно из энергоэффективных E-ядер Crestmont. Компания намеренно отказалась от гибридного дизайна в серверном сегменте, разделяя задачи: максимальная однопоточная производительность для Granite Rapids и высокая плотность вычислений с низким энергопотреблением для Sierra Forest.

Архитектурные детали и компоновка чиплетов

Вычислительные чиплеты обоих семейств будут производиться по новейшему техпроцессу Intel 3. Это первый литографический процесс компании, где в полной мере используется EUV-литография. Соединение тайлов в единое целое происходит через мостики EMIB, что обеспечивает высокую пропускную способность между компонентами. Каждый чиплет P-ядер Redwood Cove сможет нести до 40 ядер и до 160 Мбайт кэш-памяти третьего уровня. Таким образом, топовая версия Granite Rapids из трех вычислительных чиплетов теоретически получит 120 ядер и почти полугигабайтный кэш L3.

В свою очередь, E-ядра Crestmont сохраняют кластерную структуру: четыре ядра объединены общим кэшем L2 объемом 4 Мбайт. Благодаря уплотненному дизайну, в один чиплет помещается до 72 энергоэффективных ядер. Это открывает дорогу к созданию 144-ядерных процессоров Sierra Forest. Примечательно, что тепловой пакет таких решений не превысит 205 Вт, что является серьезной заявкой в борьбе за эффективность дата-центров. Впрочем, платой за энергоэффективность станет отсутствие поддержки AVX-512.

Революция в подсистеме памяти и вводе-выводе

Инженеры Intel пошли нетривиальным путем, отказавшись от размещения контроллера памяти в отдельном чиплете ввода-вывода, как это делает AMD. Контроллер DDR5 встроен непосредственно в каждый вычислительный тайл. Каждый чиплет поддерживает восемь каналов памяти, но из-за архитектурных ограничений суммарно процессор сможет работать не более чем с 12 каналами. При этом контроллер серьезно модернизирован: он получит поддержку новых MCR-модулей (мультиплексированные ранги), которые за счет параллельного использования рангов увеличат пропускную способность памяти на 30-40%.

Чиплеты ввода-вывода, производимые по техпроцессу Intel 7, несут на себе универсальный контроллер UPI/PCIe 5.0/CXL 2.0. В серверном процессоре может быть установлено до двух таких тайлов, что в сумме обеспечит до 136 линий PCIe 5.0 и до шести межпроцессорных соединений UPI. Это позволяет строить масштабируемые многопроцессорные системы с высокой связностью.

Первыми на рынок выйдут энергоэффективные Sierra Forest, а Granite Rapids последуют за ними вскоре. Согласно квартальному отчету Intel, техпроцесс Intel 3 готовится к серийному производству в первой половине 2024 года, что делает анонс новых Xeon делом ближайших месяцев.

Стоит вспомнить, что предыдущее поколение серверных процессоров Intel, Sapphire Rapids, столкнулось с задержками и сложностями в освоении гибридной архитектуры. Нынешний переход к модульной конструкции с разделением на производительные и энергоэффективные линейки — это не просто эволюция, а попытка кардинально изменить стратегию. Компания отказывается от универсальных решений в пользу специализации, что может стать ответом на агрессивное продвижение архитектуры Zen от AMD.

Такая архитектурная вилка создает интересную динамику на рынке. Для облачных провайдеров и операторов дата-центров, где критична плотность виртуальных машин на ватт, 144-ядерные Sierra Forest с TDP 205 Вт выглядят крайне привлекательно. В то же время, для задач высокопроизводительных вычислений (HPC) и баз данных, где важна скорость одного потока, Granite Rapids с Redwood Cove и новыми MCR-модулями памяти могут предложить прирост производительности, недоступный конкурентам. Фактически, Intel сегментирует рынок на аппаратном уровне, заставляя заказчиков выбирать между «многоядерностью» и «мощностью» еще до покупки сервера.