英特尔将“Granite Rapids”至强6处理器推向数据中心市场

英特尔近期一直在讨论其“Granite Rapids”至强6处理器，热度之高致使很多人甚至忘记了该产品尚未正式推出。

但如今，“Granite Rapids”服务器CPU系列的旗舰产品终于正式亮相，正赶上人们普遍预计AMD公司将在几周之后发布其“Turin”第五代Epyc处理器。虽然我们相信AMD将继续扩大其市场份额，但今年6月公布的Granite Rapids以及“Sierra Forest”至强6芯片组合哪怕无法彻底扭转颓势，也至少能够帮助英特尔减缓在数据中心CPU领域的市场份额流失。

老实讲，考虑到AMD凭借与台积电公司的合作继续在芯片制造工艺方面处于领先地位，再加上英特尔自身在代工业务方面遭遇的困境，这可能已经是芯片巨头所能期待的最好结果。

之前就曾有报道反复指出，CPU的胜利可以分为设计胜利和供应胜利两条路线。前几代至强处理器明显只是供应能力上的胜利，但公平地讲，Sierra Forest与Granite Rapids已经开始获得一定程度的设计胜利，只是英特尔目前赖以称霸市场的仍主要是其供应优势。

至强6芯片的能效E核与性能P核变体所对应的芯片封装与架构，早在Hot Chips 2023大会上就已经披露。根据今年夏季我们对Sierra Forest的深入研究来看，英特尔希望以产品线分叉的方式在当前激烈的服务器CPU竞争中杀出一条血战，借此填补至强6技术和战略中的诸多空白。所以简单来讲，我们将在明年年初正式迎来Granite Rapids的完整阵容，同时也将看到下一步至强6芯片的发展路线图。

我们后续也将对Granite Rapids架构开展深入研究，在今天的文章中，我们先将关注重点放在英特尔为Granite Rapids选择的竞争定位，并将Granite Rapids同2022年11月推出的当前第四代“Genoa”Epyc 9004芯片、2023年6月推出的“Gergamo”Epyc 97X4芯片（其核心数量与Sierra Forest一样迎来了增加）以及即将推出的“Turin”Epycs进行对比。（AMD Advancing AI 2024大会将于10月10日在旧金山举行，这场活动也大概率将成为Turin处理器的发布舞台。）

Granite Rapids处理器基于“Redwood Cove”性能P核，是对Sapphire Rapids以及Emerald Rapids中所使用的“Golden Cove”核心的更新。与Golden Cove核心相比，Redwood Cove核心在整数工作负载上的每时钟指令数（IPC）增加了5%到7%，虽然只是名义上的增长同，但毕竟也值得肯定。这里我们就取6%的IPC增幅，来与之前几代至强处理器进行比较。英特尔方面曾提醒我们不要过多关注IPC这项常用指标，但必须承认，它在CPU处理器的性能比较方面确实有用。

英特尔高级研究员兼至强6家族首席架构师Ronak Singhal在采访中解释称，“我最近确实做过一场小演讲，表示人们对于IPC有点过度关注了。其实我的意思是，如果我的内部团队找过来，向我提交一个IPC增幅为5%的核心和一个IPC增幅为15%的核心，那我会怎样判断哪种更适合至强芯片使用？答案是，这要取决于其他参数，特别是功率。如果5%的IPC增幅根本不需要额外提高运行功率，而15%的IPC增幅要求多耗费30%的功率，那么在功率受限的场景当中，这两个选项的基本水平大致相同，反而前者的架构可能没那么复杂。因此虽然每个人都喜欢讨论IPC，但我觉得功率受限条件下的性能也同样值得关注。之所以这么说，是因为Granite Rapids核心在很多方面更注重降低功耗，而不是提高IPC。”

这种说法确实合理，我们表示接受。从这个角度来看，如果使用两个Emerald Rapids CPU（即四块芯片）并配合上Intel 7制程（实际上是10纳米工艺），就能构建起一个112核的计算复合体，其功率将超过700瓦——也就是常规插槽的两倍。而如果使用同样两个Emerald Rapids CPU（也是四块芯片）并将其制程缩小至Intel 3（有说法认为类似于常规的5纳米工艺，也有人认为更接近3纳米工艺），那就能在大致相同的功率之下将性能提高一倍。也就是说单凭制程升级，同样两倍于原始芯片的700瓦功率所能实现的IPC将完全不同。

在Granite Rapids这边，英特尔将核心数量从之前两款性能P核处理器的56个核心提升至120个核心，增幅达到2.3倍；而顶部bin部分的功率仅增加至500瓦，增幅只为1.4倍。

当然，实际情况要更复杂一些，因为Granite Rapids和Sierra Forest在封装中的多个芯片之上混合使用了Intel 3与Intel 7制程。在Sapphire Rapids与Emerald Rapids当中，英特尔将I/O和内存控制器同计算核心放在了同一芯片之上。但在Sierra Forest和Granite Rapids当中，I/O控制器与计算核心则彼此分开，并采用不同的制程工艺来实现，具体如下图所示：

至强6系列处理器中有四种不同的性能P核计算/内存芯片与I/O芯片组合，其中之一就是此番推出的高端超核心数（UCC）变体。

Granite Rapids至强6变体中的计算模块数量相对较少（两个用于超核心数XCC变体，一个用于高核心数HCC变体），还有一种具有较小计算模块以及两个I/O芯片的变体，被称为低核心数LCC。它们将在2025年左右推出。

下图所示，为核心芯片封装示意：

此次公布的Granite Rapids UCC封装被称为至强6 6900P，其中包含运行速率高达6.4 GHz的DDR5内存以及可推高至8.8 GHz的多路复用双列直插（MRDIMM）内存。由于拥有两个I/O芯片（这种设计在UCC、XCC、HCC和LCC上是一致的），其插槽允许将任意芯片直接插入任何“Birch Stream”平台。该平台还支持Sierra Forest及其后续产品“Clearwater Forest”，后者计划于明年年内配合英特尔18A（1.8纳米）制程推出。

Granite Rapids封装支持最多96条PCI-Express 5.0通道，还可以运行CXL 2.0一致性内存协议。这些封装还拥有高达504 MB的L3缓存，远远超过常见的英特尔芯片缓存容量。

据我们所知，此次发布的Granite Rapids芯片并不提供可支持四插槽和八插槽服务器的变体，着实令人感到遗憾。Sierra Forest至强6（尚未确定，但结合相关用例估计也不支持）和2023年12月推出的上一代“Emerald Rapids”至强SP v5芯片也是如此。后者对应一条更广泛的至强SP产品线，并且可能具有扩展的NUMA集群。要想让CPU支持四路和八路NUMA，用户只能选择2023年1月推出的“Sapphire Rapids”至强SP v4芯片。

顺带一提，由于六条UltraPath Interconnect NUMA链路以24 GT/秒的速度运行，因此英特尔及其OEM/ODM合作伙伴放弃使用Granite Rapids芯片制造拥有两个以上插槽NUMA设备明显并非出于技术原因。换句话说，技术标准所能提供的容量和链接数是完全够用的。

英特尔尚未透露Granite Rapids计算模块的核心数量，但根据目前披露的Intel 3制程产能推断，我们可以合理认为其将拥有48或者45个核心。至于搭载128核心的UCC变体，则需要布置奇数块芯片才能使其发挥作用（我们非常讨厌无法对称分布，特别是这种非偶数块芯片的设计）。每块计算芯片都对应四个DDR5内存控制器，总计12个，跟当前大多数高端CPU保持一致；同时搭载MRDIMM内存，这使得Granite Rapids的有效带宽达到了Emerald Rapids的2.3倍。

下面这份摘要图表非常重要，展示了至强6性能P核与能效E核变体之间的差异：

尽管至强6处理器的性能P核与能效E核变体均使用相同的I/O芯片，但很明显，能效E核版本这边有部分功能并没有激活。细心的朋友可能已经注意到，对于单插槽设计，性能P核6700系列芯片可提供136条PCI-Express 5.0通道，而能效E核芯片上的虚拟内存寻址容量要低得多——这也有其道理，因为E核芯片只用于一到两个插槽、而非多达八个甚至更多插槽的机器。能效E核使用的向量数学单元也有区别，只有性能P核采用AMX矩阵单元。图表显示，能够支持四插槽与八插槽的性能P核至强6芯片将稍后推出。

这就让我们对于Granite Rapids的SKU栈有了基本认识，其构成相对适中，只有五种不同变体，具体如下图所示：

Singhal在发布会前的简报中表示，谷歌和亚马逊云科技正在为其设施采购定制版至强6处理器，相信其他企业客户也是如此。

为了便于比较，下图为Sierra Forest至强6 SKU参数表格，同样只分为7种不同型号：

以下是去年公布的Emeralds Rapids SKU参数表格：

与往常一样，我们对于任意给定型号至强芯片的相对性能数据，仍然是根据2009年发布的“Nehalem”至强E5540处理器作为基准比较而来。后者拥有4个核心，运行速率为2.53 GHz，配备8 MB L3缓存，运行功率为80瓦。为了计算相对性能，我们将核心数量乘以每种芯片型号的时钟速率，再乘以每代芯片的IPC累计增量。

由于一直都在根据IPC进行芯片性能计算，这里就姑且继续沿用。经过计算，Redwood Cove核心的整数处理性能比15年前的Nehalem核心高出2.42倍，已经是相当不错的架构增强效果。与Nehalem相比，Granite Rapids的核心数量增加了32倍，但所有核心的时钟速率都下降了21%，对应功耗则增加了6.25倍。

这就是芯片业务的迭代方式。

大家可能还注意到以上Garnite Rapids表格中的另外一项重要信息：价格以红色粗斜体标明。没错，英特尔还没有公布Granite Rapids至强6芯片的价格。我们显然不赞成这种遮遮掩掩的方式，指导价格可以是一个上限，由客户们协调议价，而且大家也都知道芯片厂商都有设定好的优惠空间。

正如大自然厌恶真空，我们的读者朋友也不喜欢开天窗。所以我们根据过往至强SP处理器的定价尽可能估算了Granite Rapids的售价。从结果来看，这可能是英特尔在至强品牌之下推出的最昂贵的数据中心CPU（Itanium不算，那完全是另外性质的产品）。如果大家有关于价格数字的内幕，请与我们还有广大读者朋友分享。

最后提醒大家，明年年初还将有更多消息公布，各位不妨参照以上图表一一核对查验。