英特尔牵手台积电5nm、6nm和7nm！面向超算、数据中心和基础运算推出明星产品

（ 文/章鹰）为什么英特尔会如此看中高性能计算？Gartner的调查揭示，2020年全球半导体市场的总价值达到4500亿美元，其中计算市场拥有2390亿美元，大约占到整个市场的一半以上，涵盖微处理器、控制器、专用集成电路和FPGA等关键技术。2021年这个市场还在高速增长，作为全球半导体领域最大的IDM厂商，英特尔的混合计算架构、先进工艺、封装能力和IDM2.0规划都为在这一市场展现领导者地位做了最好的背书。

在2021年英特尔架构日上，英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja Koduri宣布，英特尔在高性能计算领域实现了三大突破。

“Sapphire Rapids是我们的下一代至强可扩展处理器。它能够提供卓越的开箱即用的性能，为数据中心内广泛的工作负载和部署模式带来增强功能。” 英特尔首席数据中心架构师Sailesh表示，“Sapphire Rapids的基本架构旨在实现弹性计算模型（如容器化微服务）的突破性性能，以及在所有形式的以数据为中心的计算中快速扩展 AI 的使用。此外，Sapphire Rapids还提升了最先进的内存和I/O技术。”

“Sapphire Rapids和Ponte Vecchio都是超异构计算的芯片，采用了不同的处理架构设计，Sapphire Rapids里面核的种类没有Ponte Vecchio多，相对简单一些，聚焦服务器和云计算领域的计算需求，采用45微米制程，EMIB的封装集成就可以；Ponte Vecchio更加激进，面对高端的超算中心，这个领域对于芯片功耗、延迟、计算能力要求很高，集成度就更高，基于台积电先进的N5制程工艺技术，设计均被集成于Foveros封装中，为提高功率和互连密度形成有源芯片的3D堆叠。我们和其他竞争对手的差别，主要在于我们有不同的技术架构应对不同的需求。” 英特尔中国研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强解释了高性能计算领域，英特尔两款主要产品的技术优势和路线。

Sapphire Rapids：它结合了英特尔的性能核与全新加速器引擎，树立了下一代数据中心处理器的标准。Sapphire Rapids的核心是一个模块化的分区SoC架构，得益于英特尔的EMIB多晶片互连封装技术和先进网格架构，它具有显著的可扩展性，同时仍保持单晶片CPU接口的优势。

Sapphire Rapids的核心是一个分区块、模块化的SoC架构，采用英特尔的嵌入式多芯片互连桥接（EMIB）封装技术，在保持单晶片CPU接口优势的同时，具有显著的可扩展性。Sapphire Rapids提供了一个单一、平衡的统一内存访问架构，每个线程均可完全访问缓存、内存和I/O等所有单元上的全部资源，由此实现整个SoC具有一致的低时延和高横向带宽。

Sapphire Rapids基于Intel 7制程工艺技术，采用英特尔全新的性能核微架构，该架构旨在提高速度，突破低时延和单线程应用性能的极限。

基础设施处理器（IPU）：Mount Evans是英特尔首款专用ASIC IPU，以及全新的基于FPGA的IPU参考平台——Oak Springs Canyon。通过基于英特尔IPU的架构，云服务提供商（CSPs）可以通过把基础设施任务从CPU转移到IPU，从而让数据中心收益更大化。把基础设施任务转移到IPU，能够让云服务提供商（CSPs）可以把所有的服务器CPU租给客户。

Ponte Vecchio基于Xe HPC微架构，提供业界领先的每秒浮点运算次数（FLOPs）和计算密度，以加速AI、HPC和高级分析工作负载。它是基于Intel 7制程工艺的大型芯片，针对Foveros技术进行了优化。

Ponte Vecchio是英特尔迄今为止最复杂的SoC，也是我们践行IDM 2.0战略的绝佳示例，它采用多种先进的半导体制程工艺、英特尔变革性的EMIB技术以及Foveros 3D封装技术。这是我们实现堪比登月难度创新后的一款产品，它包含1000亿个晶体管，提供业界领先的浮点运算和计算密度，以加速人工智能、高性能计算和高级分析工作负载。在架构日上，英特尔展示了早期的Ponte Vecchio芯片就已经显示出领先的性能，在一个流行的AI基准测试上创造了推理和训练吞吐量的行业纪录。

英特尔的A0芯片已经实现了超过每秒45万亿次浮点运算的FP32吞吐量，超过5 TBps的持续内存结构带宽以及超过 2 TBps的连接带宽。如Xe架构一样，Ponte Vecchio将由oneAPI支持，后者是英特尔一个开放、基于标准、跨架构、跨供应商的统一软件堆栈。

自从2020年12月发布第一个版本以来，超过20万名开发者在获得Xe HPC之前就已经安装了英特尔的oneAPI产品。多个领域的独立软件开发商已经推出了超过300个采用oneAPI统一编程模型的应用软件。而且，英特尔有80多个支持Xe HPC的关键HPC应用软件、AI框架和中间件，它们利用oneAPI快速移植当前基于CPU或CUDA的GPU实施。

回望过去一年，科技处于所有人如何沟通、工作、娱乐和应对新冠肺炎疫情的核心。事实证明，强大的计算能力至关重要。展望未来，我们面临庞大的算力需求，预计到2025年将是1000x（千倍级）的提升，而四年内增加1,000倍相当于摩尔定律的5次方。

英特尔CEO帕特·基辛格也是一位架构师，他说：“我们面临艰巨的计算挑战，一定要通过变革性的架构和平台来解决……正是英特尔才华横溢的架构师和工程师们，让这些技术‘魔法’得以成真。”
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超算台积电英特尔数据中心

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