Помимо подробностей первых ускорителей майнинга BonanzaMine, Intel рассказала о строении нового поколения Xeon под кодовым названием Sapphire Rapids. Цель заключалось в том, чтобы соединить процессор из нескольких кристаллов таким образом, чтобы он работал как монолитный чип и давал такую же производительность. В одной корпусировке располагаются четыре кристалла площадью 400 мм² (на самом деле она чуть меньше 400 мм²), в итоге мы получаем 1.600 мм², подобный чип вряд ли получится сделать монолитным. Intel указывает, что каждый кристалл состоит из 11-12 млрд. транзисторов.
Докладчики сначала рассказали о производстве непосредственно кристаллов. Они производятся по техпроцессу Intel 7 (10 нм) на основе транзисторов Dual-Poly-Pitch SuperFin (SF), у которых удалось увеличить плотность MIM (металл-изолятор-металл) на 25% по сравнению с SuperMIM, слой металлических проводников толщиной 400 нм подвергся дальнейшей оптимизации. Последнее очень важно, поскольку удалось снизить задержки интерконнекта.
На конференции HotChips 33 уже было известно, что для Sapphire Rapids Intel будет использовать два "зеркальных" кристалла 400 мм², которые расположены на подложке в матрице 2x2. Десять соединений EMIB обеспечивают связь между кристаллами, которые снаружи кажутся монолитным чипом.
На ISSCC 2022 Intel впервые раскрыла внутреннюю структуру. Каждый кристалл соединяется двумя или тремя интерконнектами MDFIO (multi-die fabric IO). Здесь очевидна асимметрия, но причины нам неизвестны. Конечно, помимо пропускной способности очень важна эффективность подобных соединений, они не должны "отъедать" тепловой бюджет от ядер и других компонентов. Как указывает Intel, MDFIO работает с эффективностью 0,5 pJ/B. Но Fabric IO может динамически менять частоту в зависимости от нагрузки в диапазоне от 800 МГц до 2,5 ГГц, напряжение тоже масштабируется через Dynamic Voltage Frequency Scaling (DVFS).
Суммарная пропускная способность интерконнекта составляет 10 Тбайт/с (20 мостов на 500 Гбайт/с каждый). Круговая задержка MDFIO не превышает 10 нс.
Дополнительное резервирование, чтобы улучшить долю выхода годных кристаллов
Хотя кристаллы Sapphire Rapids сравнительно невелики (400 мм²), Intel решила реализовать различные меры резервирования, чтобы решать проблемы с возникающими дефектами при производстве. Видимо, здесь повлиял опыт с неудачным переходом на 10-нм техпроцесс. Резервирования сейчас намного больше, чем с предыдущими дизайнами Intel, оно охватывает области ядер, кэши, UnCore и блоки ввода/вывода.
Резервные участки в уязвимых областях способны заменить компоненты с дефектами. Что касается интерконнектов MDFIO, здесь возможно восстановление дефектных соединений как до корпусировки, так и после.
Неиспользованные блоки PCIe в "южной" области чипа позволяют заменить некоторые блоки ввода/вывода через переназначение. Intel указывает, что 74% площади кристалла можно восстановить через резервные блоки. Впрочем, после соединения четырех кристаллов на одной подложке тестирование функций и соединений усложняется. Но Intel разработала инструменты для тестирования кристаллов напрямую на мостах EMIB, например. Те же контакты GPIO можно использовать для тестирования JTAG.
Похоже, Intel приложила немало усилий, чтобы разработать дизайн Sapphire Rapids. Его можно назвать промежуточным шагом между чиплетами и монолитным чипом. Конечно, сложно сравнить 74% восстанавливаемой площади чипа с другим дизайнами. Но спецификации задержек и скорости интерконнектов вполне сравнимы. Здесь нужно дождаться первых тестов нового поколения Xeon.
За Sapphire Rapids последуют процессоры Emeralds Rapids, которые наверняка будут использовать похожие принципы дизайна корпусировки. Granite Rapids и Sierra Forest будут опираться на тайлы, с ними Intel разделит линейки Xeon на имеющие P и E ядра, соответственно.
Подписывайтесь на группы Hardwareluxx ВКонтакте и Facebook, а также на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).