2025年10月9日,英特爾預覽了首款采用英特爾Intel 18A制程節點的至強服務器處理器——至強6+(代號Clearwater Forest),預計將于2026年上半年推出。
這是英特爾迄今最高效的服務器處理器,最多有288個新一代Darkmont E核(能效核),擁有更大的緩存、更快的能效核和更大的內存帶寬,密度、吞吐量和功率效率方面均有顯著提升,最大TDP為300-500W。
就在上周,英特爾在亞利桑那州向媒體詳細講解了Clearwater Forest的技術細節。
與上一代至強6700E相比,Clearwater Forest的E核數量翻倍,每核心每周期指令數(IPC)提升17%,擁有超過5倍的末級緩存(576MB),增加4個內存通道、2個UPI鏈接,DDR5帶寬高達8000MT/s。
英特爾希望以更具成本效益的方式,將服務器CPU引入新一代制程技術。Clearwater Forest采用Intel 18A制程(1.8nm級)和Foveros Direct 3D封裝,是英特爾首款采用3D架構的至強處理器。
上層的12個計算tile采用Intel 18A制程;中間3個基礎tile采用Intel 3,2個I/O tile采用Intel 7。
下面仍用EMIB 2.5D技術封裝粘合(緩存和互連結構分布在底部)。
Intel 18A通過RibbonFET晶體管和PowerVia背面供電兩大創新技術來顯著提升能效與性能。RibbonFET是全環繞柵極(GAA)晶體管架構,采用由柵極完全環繞、垂直堆疊的帶狀溝道,實現了更好的電流控制能力,并提供更強的驅動電流。這種新型晶體管技術能夠在實現晶體管進一步微縮的同時減少漏電問題發生,提高晶體管密度、能效、最小電壓(Vmin)操作和靜電性能,還實現了更高的靈活性。
PowerVia背面供電技術解決了傳統設計中混合信號線和電源線會爭奪空間資源、造成擁塞的問題,將電源線移到晶體管背面,所有信號布線在正面,實現兩者分離。這種創新帶來單元利用率和密度提升多達10%,性能提升4%。
Foveros Direct 3D封裝可將采用不同工藝節點、不同功能的芯片模塊垂直堆疊,bump pitch間距僅為9μm,通過銅與銅直接鍵合,能高效地在頂層與底層之間完成所有信號處理任務,實現更高互連帶寬和更低功耗。
聚焦到SoC架構來看,左右兩側是I/O tile,中間有3個基礎tile,每個基礎tile上堆疊了4個計算tile(藍色區域)。
Clearwater Forest的I/O tile架構復用至強6設計,每tile有8個加速器、48個PCIe 5.0通道、32個CXL 2.0通道、96個UPI 2.0通道。
每個基礎tile有192MB末級緩存、4個DDR5內存通道,每個計算tile有48MB末級緩存。
從下圖可以看到,每個計算tile有6個模塊,每個模塊包含4個Darkmont E核、4MB共享L2緩存,因此每個計算tile有24個E核。
每個基礎die上有4個計算tile,共有96個E核。整個封裝里有3個基礎tile,總計288個Darkmont E核。
與同樣基于E核的Sierra Forest相比,新一代Darkmont E核有以下特點:
大64KB指令集緩存
精準&增強分支預測,提升約30%(提高整體準確性)
多50%的指令集帶寬(3 x 32bit)
3 x 3-wide無序解碼器
每個周期可以同時處理8條指令,最多可按序完成并退出16條指令(提供數據并行)
處理器亂序執行窗口的大小為416(發現數據并行)
執行端口數量增加到26個(執行數據并行)
Darkmont E核在前端、亂序執行核心、后端執行端口三個階段均有優化,使IPC顯著增長。
前端負責指令的預處理工作,包括指令預取、跳轉預測和譯碼等環節;亂序執行核心負責指令的調度和并行執行;在后端,執行端口負責指令的最終執行。
內存子系統中,L2未命中緩沖區的大小翻倍,使其能夠存儲128個未命中數據。
與Crestmont E核對比,Darkmont E核的每瓦性能曲線更高。至強6+的性能可達到至強6780E性能的1.9倍,能效提升23%。
跟288核的Sierra Forest相比,Clearwater Forest性能可提升17%,每瓦性能可提升30%。
一座已運營5年的數據中心,擁有基于第二代至強的70個機架、1400臺服務器。實現相同性能,改用Clearwater Forest只需20個機架、180臺服務器,服務器整合率達到8:1,可節省750kW的功耗、提供3.5倍的每瓦性能。
隨著下游任務日趨多元,數據中心需要具備更高的靈活性。延續至強6的分離式模塊化設計,英特爾至強6+在更先進的制程節點上打造出更小的計算單元,以更精巧的尺寸設計出更具成本效益的芯片,同時提升能效和性能表現,這為數據中心服務器帶來了頗具競爭力的新選擇。