Intel於北美8月13日舉辦線上Architecture Day 2020 (架構日2020)，由Raja Koduri主持，這次以6大技術主軸出發，包含「製程與封裝」、「XPU架構」、「記憶體」、「互連機制」、「安全性」、「軟體」等面向，來說明Intel這次的發展藍圖。



(01) 上篇：2021年的產品：Xe HPG、Sapphire Rapids、Alder Lake等 (本篇)
(02) 下篇：2020年的產品：Tiger Lake

Xe顯示卡家族，新增Xe HPG系列，針對遊戲玩家市場所打造

先說明玩家們最關心的Xe HPG遊戲顯示卡吧！如先前報導所述，Intel真的會推出針對遊戲玩家所打造的顯示卡，也就是Xe HPG系列，其定位在Xe LP與Xe HP之間。也就是Intel Xe顯示卡家族，共切割了4個市場區塊。分別敘述如下。



至於在產品名稱、封裝與製程方面，高階的Xe HPC將會有Ponte Vecchio產品，採用Foveros Co-EMIB封裝技術，其內部的基礎磚、運算磚、Rambo快取磚、Xe I/O互連磚等4個區域，皆採用不同的製程設計，如Intel 10nm SuperFin製程、先進版製程、下世代新製程，或委外製造。至於Xe HP則採用EMIB封裝技術，採用自家Intel 10nm SuperFin先進製程。



而在Xe HPG遊戲卡部份，則是完全委外製造。最入門的Xe LP，則採用標準封裝、Intel自家10nm SuperFin製程。產品名稱部份則會有Tiger Lake、DG1，以及SG1 (針對入門伺服器所打造)。



Intel還透漏了有趣的產品，也就是已EOL(停產)的Kaby Lake-G處理器，這顆混搭的處理器裡面，共封裝了Intel自家CPU，加上AMD的GPU，以及HBM記憶體共三個部份，其中GPU技術部份正是由Raja兄從AMD帶到Intel的傑作，自然不免俗的要講一下先前的風光偉業！

Kaby Lake-G裡面的CPU是Intel自製，GPU是委外代工，Intel也成功的將這兩款處理器進行了封裝並交付給客戶，代表Intel當時就在為委外代工策略進行一連串的測試與嘗試，以便未來有機會將產品委外代工。雖說Kaby Lake-G停產了，但委外代工技術其實早就已經建立好Know-how了。因此要將Xe HPG完全委外代工，只要配合得好，且一切按照計畫進行的話，那麼Xe HPG顯示卡將會如期於2021年上市。屆時這個Xe HPG (正式名稱可能叫做DG2)顯示卡，就是完完全全Intel Inside的GPU了，而非像是Kaby Lake-G這種混搭版的GPU。



▼ Intel Xe GPU家族規格與市場定位


至於Xe HPG的效能方面，若其時脈為1500MHz，且配置512組EU (執行單元)的話，其FP32的效能預估將可達到12.2 TFLOPs，大約介於RTX 2080 Super與RTX 2080 Ti之間(11.15～13.45 TFLOPs)，若搭配優化的驅動程式，以及Intel CPU本身就對遊戲比較有優勢的話，那麼要輕鬆駕馭4K遊戲應該是沒問題的！屆時玩家們就能完全擁有3I (Intel CPU + Intel Chipset + Intel GPU)的電競平台了！

製程簡述：SuperFin的用處

有關於製程方面，SuperFin就是SuperMIM + 重新定義的 FinFET 所產生的全新製程，Intel透過增強型的FinFET電晶體搭配Super MIM電容，以及改進版本的互連金屬堆疊來相結合起來，這樣的技術比起全節點製程轉換來說，能提供更好的性能，這也代表Intel有史以來在單一節點與跨內部節點技術中的重大突破。

而Intel未來在自製的XPU (即CPU、GPU等)中，將會陸續導入10nm SuperFin與Enhanced (先進) SuperFin技術，讓其效能再次提升！

Xe HP真的有4磚版本! 效能以100%提升，不掉速!

從上表可以看到，高階的Xe HP，代號為Arctic Sound，採用1、2、4磚設計，目前Intel也證實了會推出這樣的產品。採用MCM (多晶片模組)封裝技術，因此不僅長寬超大顆，就連厚度也非常可觀。





● Xe HP 1-Tile GPU：512 EU 預計4096核心，1.3GHz，10.6 TFLOPs，150W
● Xe HP 2-Tile GPU：1024 EU 預計8192核心，1.3GHz，21.2 TFLOPs，300W
● Xe HP 4-Tile GPU：2048 EU 預計16384核心，1.3GHz，42.3 TFLOPs，400W/500W

據悉1磚將擁有512組EU，並擁有4096個核心，效能將達10.6 TFLOPs，因此4磚的版本，將擁有16384個核心，FP32單精度的效能將達到42.3 TFLOPs，非常驚人！相較於NVIDIA的A100 GPU其FP32最佳效能只達19.5 TFLOPs，Xe HP的2磚版本(21.2 TFLOPs)就可以打死對手。



至於多GPU的效能是否會發生「1核遇難、3核旁觀」的狀況？若您覺得之前以外接顯示卡，透過2張卡來做SLI或CFX之後，通常GPU效能增加個70%就很偷笑的話！在線上發表會中，Intel也透過轉碼來展示Xe HP的驚人效能。這裡可以看到Intel Xe HP的2磚效能是1磚的200%，4磚則是1磚的400%，等於是100%成長，不會掉速！徹底展現出Intel的堆磚實力！從其高達42 TFLOPs的FP32單精度效能表現，可說是當今最強的單GPU產品 (雖然裡面封裝了4磚Xe HP GPU啦)。

伺服器家族：Sapphire Rapids支援DDR5、PCIe 5.0與CXL 1.1

GPU說完了，再來看看CPU的部份吧！先來看看伺服器家族產品，Intel預計於2021年正式推出下世代Sapphire Rapids處理器，這次可說是被對手惹火了！當對手一直強調他們支援PCIe 4.0、更快互連機制云云，Intel這次直接給你支援到DDR5，以及PCIe 5.0，怎樣？怕了吧？



Intel目前的伺服器處理器，是Cooper Lake家族，但2020年下半年將會發表Ice Lake-SP，支援到PCIe Gen.4與8通道記憶體，其TME (Total Memory Encryption)就是全系統記憶體加密機制，可讓存放於記憶體的內容完全加密，讓駭客即使想透過記憶體傾倒方式來偷資料，也只能得到無用的資料。不過，這樣的規格也只是跟AMD的EPYC Rome打平而已，在AMD也將推出新的EPYC Milan，該處理器也已被NVIDIA拿來當成DGX A100數據中心的伺服器處理器了。正因此，先別管製程好了，論規格和效能的話，Intel要是不再推出更棒的伺服器處理器，勢必會被對手蠶食市場！

因此，這次Intel預計於2021年推出的Sapphire Rapids伺服器處理器，將直接支援到DDR5記憶體，並支援到PCIe Gen. 5，成為真正的「下世代」數據中心處理器。當然在互連機制方面，也導入最新CXL (Compute Express Link) 1.1規格，效能再往上提升！至於製程方面，Intel還沒公佈Sapphire Rapids的製程，但推斷若是在Intel自家製造的話，其應該跟GPU家族一樣，採用的是10nm SuperFin先進製程。此外，Intel還計劃在2020年稍晚時正式發表OneAPI 黃金版本，以期透過其軟體生態圈，來將數據中心的夥伴們全部綁進來，讓其成為Intel死忠的用戶！

有鑑於Sapphire Rapids來勢洶洶，AMD這邊則是2021年預計推出Zen 4架構的EPYC Genoa，將採用新的SP5腳位設計，並也將升級到DDR5與PCIe 5.0等先進規格，並有可能以5nm製程設計，屆時又可以在能效上大作文章。針對這點，Intel內部有兩個關鍵的部門來處理這個問題，其中一個部門主要是用來提升每核心的效能，並降低每核心的TCO成本，此外再透過支援新的CXL規格，以及其自由加入的Intel龐大生態圈，擁有絕佳的軟體相容性與設備相容性，來說服客戶們不要只是因為AMD單核成本較低就轉換到AMD平台，而是必須考量整個營運成本與轉換成本，來讓客戶繼續擁抱Intel，畢竟Intel在伺服器市場稱霸多年，並會承諾他們給的菜，真的會比對手還香！

記憶體提升到144層QLC

再來看看記憶體部份，繼先前Intel於2019年推出了3D NAND 96層QLC快閃記憶體之後，2020年再次展現其堆棧技術，也就是新的144層QLC顆粒，其密度比96L QLC還多50%。也就是說同樣體積下，儲存容量可以再增加個50%。
Intel將導入144L QLC，讓數據中心儲存容量再向上提升！

混合架構設計確認，Alder Lake確定會以大小核推出

先前我們也報導了Intel在最新第12代Alder Lake桌機處理器，將採用大小核設計，這次Intel首度確認了，且根據最新CPU核心發展藍圖來看，Intel將大核心命名為COVE微架構，包含2019年的Sunny Cove、2020年的Willow Cove (Tiger Lake使用此架構)與2021年的Golden Cove。而小核心則命名為MONT微架構，包括2019年的Tremont與2021年的Gracemont。



至於混合架構方面，則有2019年推出的Lakefield (採用Sunny Cove大核與Tremont小核架構)，以及2021年即將推出的Alder Lake (採用Golden Cove大核與Gracemont小核架構)，將會提供更高的時脈與IPC (每時脈指令執行數)。

採用類似ARM的big.LITTLE大小核架構設計，能夠兼顧效能與省電需求，因此Intel也視Alder Lake將能成為未來桌機甚至筆電市場的王牌產品，因為小核心將可減少高達91%的待機功耗，可以大幅延長筆電與各式行動裝置的電池續航力，而大核心則可完全發揮全速來執行高負載的程式，如此一來，就能兼顧桌機的高效能與筆電的低功耗！一舉兩得！

當然程式方面，也是要改寫，甚至搭配作業系統來改善其執行緒分派器，讓適當的執行緒放在對的核心來執行。否則在ARM領域所出現「一核遇難，九核旁觀」的事件，也有可能在x86領域中發生！

下篇將繼續介紹將於2020年底前推出的Tiger Lake平台！

更多細節，可參考：Intel Architecture Day 2020影片

延伸閱讀：

(01) Intel架構日2020發表全新6大技術：包含Tiger Lake、Xe HPG遊戲顯示卡、Sapphire Rapids與Alder Lake與新技術解說 (上篇) (本篇)
(02) Intel架構日2020發表全新6大技術：包含Tiger Lake、Xe HPG遊戲顯示卡、Sapphire Rapids與Alder Lake與新技術解說 (下篇)