Procesory Intel Xeon Sapphire Rapids budou mít pokročilé čipletové provedení, výkon by mohl být velmi vysoký
Momentálně vyhlížíme nové procesory Intelu pro desktop (Rocket Lake, za rok Alder Lake), ale vypadá to, že firma chystá mnohem větší změny v serverech. Na veřejnost se dostal vzorek procesoru Sapphire Rapids pro servery a jednou možná pro highendový desktop a vypadá velmi zajímavě: je složený z čipletů, některé verze mají uvnitř mít paměti HBM2 a pod IHS bylo dokonce nalezeno malé FPGA.
Sapphire Rapids budou procesory primárně určené pro servery, které by měly vyjít snad začátkem roku 2022 jako následník Xeonů „Ice Lake-SP“, které by už měly být uvedené co nevidět. Měly by mít 48 nebo více jader odvozených od architektury Willow Cove/Tiger Lake, ale s rozšířeními (vyšší výkon AVX-512, AMX pro AI operace). Procesory budou mít osmikanálový řadič pamětí už DDR5 (snad s oficiální podporou DDR5-4800) a také podporu PCI Expressu 5.0 včetně koherentního protokolu CXL. A budou vyráběné zdokonaleným 10nm procesem SuperFin, který se osvědčil v Tiger Lake, které díky němu dosáhlo takty až 5 GHz. Také již víme, že Sapphire Rapids bude používat nový socket LGA 4677.
Uživatel YuuKi_AnS tento týden na čínském webu Bilibili ukázal fotografii procesoru určeného právě pro socket LGA 4677. Číslo označuje počet kontaktů na spodní straně, takže toto CPU jich má ještě víc než Epycy a Threadrippery, je tedy pořádně velké. Podle leakera je na fotce právě Sapphire Rapids, a to ES vzorek první nebo dokonce nulté generace. Ačkoliv vydání je ještě daleko, Intel už sdělil, že začal vzorky distribuovat vybraným partnerům, díky čemuž pravděpodobně tato fotka vznikla a unikla.
Nejprve byly publikovány jen fotografie CPU s tím, že leaker asi neznal jeho přesné parametry – jader by prý v samotném křemíku mohlo být až nějakých 56 a protože některé procesory Sapphire Rapids prý mají obsahovat paměti HBM2, bylo možné, že jsou i v tomto vzorku. Jediné, co je jasné, je základní frekvence. Tu totiž Intel i u ES procesorů tiskne čitelně na rozvaděč tepla a tady tak můžeme číst, že CPU běží na 1,30 GHz. Zda je už aktivní boost a jakou frekvenci by měl ten, to už plech neříká. Tom’s Hardware uvádí, že z vlastních zdrojů zjistil, že takto označený vzorek Sapphire Rapids má aktivních jen 28 jader – velká část fyzicky přítomných jader je asi tedy neaktivní.
Nízká frekvence není nijak překvapivá ani zlověstná, ES vzorky nemají parametry odpovídající finálním procesorům a zejména ze začátku mívají často takto ubohé frekvence. Zvlášť to platí pro ty serverové s mnoha jádry.
Uvnitř jsou opravdu čiplety
Poté ovšem stejný zdroj k prvním fotkám přidal ještě další, kde je rozvaděč tepla odstraněný a tady to teprve začíná být zajímavé. Potvrzuje se totiž šeptanda, že Sapphire Rapids už není monolitický procesor. Intel stejně jako AMD naskočil na vlak čipletového lepení procesorů z více kusů křemíku. Ale technologii má dost možná modernější. Na fotce jsou vidět čtyři zhruba čtvercové čiplety, které jsou ovšem nezvykle napasované jeden vedle druhého s jen nepatrnou spárou mezi sebou.
Lze tušit, že by mohlo jít o důsledek nějakého pokročilého pouzdření, tyto kusy křemíku by nejspíš mohly být mezi sebou propojené křemíkovými můstky EMIB. Ty se funkčně podobají interposerům používaným s pamětí HBM2, ale snad by to mělo vycházet levněji. Interposer nebo EMIB by asi mohly výrazně omezit energetické ztráty a zhoršení latence, kterou způsobuje komunikace mezi čiplety u procesorů AMD, které pokročilé pouzdření nemají a spoléhají se na obyčejný substrát. Je také možné, že Intel použil technologii Foveros a pod CPU čiplety viditelnými na fotce je ještě schovaný samostatný „IO čiplet“, jaký mají Epycy 7002.
Delid naopak neukázal paměti HBM2, které tak tento vzorek nemá. Asi budou specializovaným řešením, ne výbavou všech procesorů Sapphire Rapids, pokud se vůbec jejich použití potvrdí.
FPGA: jen pro zprovoznění prototypu, nebo nastálo?
Vedle čtyř CPU čipletů je ale na substrátu jeden zvláštní menší čip – vlevo, má kolem sebe narýsovaný světlý rámeček. Toto není osamocený čip s pamětí. Na přiblížené fotografii je vidět, že tento křemík má popisek Altera a jde tedy o FPGA. Jakou roli hraje, nevíme. Jeho osamocené umístění na kraji procesoru působí dojmem, že zde asi nepůsobí jako nějaký akcelerátor zvyšující výkon – to by asi bylo použito spíš nějaké větší FPGA, nebo by jich mohl být větší počet.
Zde je FPGA možná přilepeno proto, aby přidalo nějakou IO technologii, která procesoru chybí – nebo je v této revizi křemíku nefunkční/pokažená. Ba dokonce by FPGA mohlo být přítomné čistě proto, že tento raný křemík nefunguje úplně korektně a potřebuje k rozběhání pomoct, což může být realizované právě tímto programovatelným obvodem. I když kdo ví, třeba se v tomto pleteme a nakonec tento čip bude i v sériové verzi. Pak možná přinese zajímavé nové možnosti.
Plocha křemíku je hodně velká
I bez toho budou ale tyto procesory hodně pozoruhodné svou čipletovou formou. Ta by mohla umožnit dosažení hodně vysokého výkonu, protože ze čtyř křemíků se dá realizovat procesor s mnohem větší celkovou plochou, než by dovolil monolit. A plocha znamená víc místa pro jádra, a tedy víc větší výkonnostní potenciál. Protože unikly dokumenty se schématy socketu LGA 4677, známe víceméně, jak velký je substrát (deska) procesoru. Twitterový leaker/blogger _rogame se pokusil podle rozměrů substrátu odhadnout velikost čipu a vyšlo mu, že jeden křemík má 419 mm², což je rozměr, který by mohl mít velký serverový procesor i sám o sobě.
Celkově by tedy plocha těchto čipletů mohla být přes 1676 mm², což by bylo víc, než je ekvivalent dvou procesorů, které mají maximální možnou plochu pro monolitický čip (ta je někde mezi 700 a 820 mm², asi se to liší proces od procesu). Plocha CPU čipletů by tedy byla větší než u AMD Epycu, přičemž Intel nejspíš díky EMIB a jen čtyřem čipletům utratí méně z této plochy na externí propojení. Třetí generace Epyců Milan bude mít osm 84 mm² čipletů (stejných, jaké jsou v procesorech Ryzen 5000), celkově tedy jen 672 mm², ovšem k tomu je ještě 450–500 mm² IO čiplet vyráběný 14nm procesem. Je možné, že Intel má IO funkce rozdělené do těchto čtyř čipletů, které jsou na fotce vidět, takže na jádra CPU by pak připadlo méně. Ovšem to nebude platit, pokud je pod CPU čiplety ještě separátní IO čiplet. I bez něj ale jeho CPU bude mít k dispozici o dost větší plochu křemíku než to od AMD. Intel by s procesorem Sapphire Rapids tedy mohl hodně překvapit, i když je možné, že proti 5nm Epycům, která mají vyjít později v roce 2022 (může to být až na jeho konci) už zase bude v nevýhodě.
Vznikne ze Sapphire Rapids i následník platformy X299?
Podstatné na tomto všem je ještě to, že Sapphire Rapids by mohlo zároveň být základem pro návrat Intelu do highendového desktopu a pracovních stanic. Tam má má Intel teď pořád jenom platformu X299 se 14nm procesory Cascade Lake a vypadá to, že není v plánu po vydání procesorů Ice Lake-SP pro server vyrobit také jejich verzi pro desktop, takže by Threadrippery od AMD zůstaly bez konkurence. Ale Sapphire Rapids by už s vyššími frekvencemi díky procesu SuperFin mělo být pro highendovový desktop dobře použitelné. Navíc by Intel možná mohl mít možnost využít čipletovou konstrukci a vyrábět menší verzi těchto CPU třebe se čtyřkanálovou pamětí a jen dvěma čiplety místo čtyř. Zde ale teprve uvidíme, co je v plánu, žádná roadmapa ukazující, co Intel v segmentu „HEDT“ plánuje, zatím neunikla. Ale šance na zajímavá výkonná CPU pro pracovní stanice by tu být měla.
Jan Olšan, redaktor Cnews.cz