인텔, 차세대 데이터센터 CPU 설계 출시 : 칩렛 설계, 성능 240% 향상

차세대 Intel 칩은 성능이 크게 향상되어야 합니다.

매년 개최되는 Hot Chips는 반도체 업계에서 가장 중요한 기술 컨퍼런스입니다. 그중에서도 칩 분야의 전문가들이 한 자리에 모여 글로벌 칩 제조사들이 이곳에서 신제품을 출시하거나 향후 개발 방향을 설명하는 경우가 많다.

월요일, 현지 시간으로 스탠포드 대학교에서 열린 Hot Chips 2023에서 인텔은 차세대 데이터센터 칩 '시에라 포레스트(Sierra Forest)'를 처음으로 공개했습니다. 기존 제품 대비 와트당 성능이 240% 향상되었습니다. 이전 세대이며 내년에 출시될 예정입니다.

동시에 Intel은 처음으로 데이터 센터 칩을 두 가지 범주로 나누었습니다. 하나는 높은 에너지 소비와 고성능에 중점을 둔 Granite Rapids이고 다른 하나는 높은 에너지 효율성에 중점을 둔 Sierra Forest입니다.

다음으로 두 가지 데이터센터 칩인 Granite Rapids와 Sierra Forest의 구체적인 내용을 살펴보겠습니다.

전반적으로 Granite Rapids와 Sierra Forest는 공간 효율적인 E-코어(Energy Efficiency Cores) 도입으로 인해 현재까지 Intel Xeon(Xeon) 확장 가능 하드웨어 생태계에서 가장 중요한 업데이트가 될 것으로 예상됩니다. .

먼저 Intel 최초의 데이터 센터용 E-core Xeon 확장 가능 칩이자 EUV 기반 Intel 3 프로세스의 선두 제품인 Sierra Forest를 살펴보겠습니다. 인텔은 시에라 포레스트가 내년 상반기에 출시될 것으로 예상한다고 밝혔다. 한편 Granite Rapids도 동일한 Intel 3 프로세스를 사용합니다.

설계 측면에서 Granite와 Sierra는 모두 Intel EMIB(Embedded Multi-Die Interconnect Bridge, Embedded Multi-Core Interconnect Bridge) 기술을 통해 함께 패키징된 컴퓨팅과 I에 의존하는 칩렛 설계를 기반으로 합니다. / O 칩렛의 혼합. 뿐만 아니라 이 칩렛 디자인은 "완전한" Xeon 칩렛을 함께 패키징하는 대신 다양한 컴퓨팅/IO 칩렛을 사용하는 독특합니다.

이는 Granite와 Sierra가 Intel 7 프로세스를 기반으로 구축된 범용 I/O 칩렛을 공유할 수 있음을 의미합니다.

플랫폼 세부 정보를 공유하는 것 외에도 Intel은 처음으로 E-코어 및 P-코어(성능 코어)에서 사용되는 아키텍처에 대한 높은 수준의 개요를 제공했습니다. 현재 여러 세대의 Xeon의 경우와 마찬가지로 Intel은 소비자 부품과 동일한 기본 CPU 아키텍처를 활용하고 있습니다.

따라서 Granite와 Sierra는 해체된 Meteor Lake 프로세서로 간주될 수 있으며, Granite는 Redwood Cove P 코어를 특징으로 하고 Sierra는 Crestmont E 코어를 특징으로 합니다.

앞서 언급했듯이 이는 E-코어를 Xeon 시장에 제공하려는 Intel의 첫 번째 시도입니다. Intel의 경우 이는 데이터 센터 워크로드에 맞게 E-Core 설계를 조정하는 것을 의미하며, 이는 이전 세대의 소비자 중심 E-Core 설계와 크게 다릅니다.

Intel은 Crestmont가 6폭 명령 디코드 경로와 8폭 폴백 백엔드를 제공한다고 밝혔습니다. Intel의 P-Core만큼 강력하지는 않지만 E-Core는 결코 가벼운 코어가 아니며 Intel의 설계 결정은 이를 반영합니다. 그럼에도 불구하고 그 디자인은 칩 공간과 전력 소비 측면에서 Granite의 P-코어보다 훨씬 더 효율적입니다.

Crestmont의 L1 명령 캐시(I-cache)는 64KB로 이전 설계의 I-cache 크기의 두 배입니다. 한편, Crestmont E-코어 제품군의 새로운 구성원은 현재 4코어 클러스터만 제공하는 Gracemont와 달리 해당 코어를 2코어 또는 4코어 클러스터로 패키징할 수 있습니다. 마지막으로 Sierra/Crestmont의 경우 칩은 Granite Rapids에 최대한 가까운 지침을 제공합니다. 이는 BF16 데이터 유형 지원은 물론 AVX-IFMA 및 AVX-DOT-PROD-INT8과 같은 다양한 명령어 세트에 대한 지원이 있음을 의미합니다.

한편 Granite Rapids에는 Redwood Cove P Core가 있습니다. Redwood/Granite는 Xeon 프로세서의 레거시 코어이며 Intel의 경우 Sierra Forest만큼 급격한 변화는 아니지만 개선되지 않았다는 의미는 아닙니다.

마이크로 아키텍처 측면에서 Redwood Cove는 Crestmont와 동일한 64KB I-캐시를 사용하며 이는 이전 제품보다 2배 더 많은 용량입니다. 그러나 가장 주목할 만한 점은 Intel이 부동 소수점 곱셈의 대기 시간을 더욱 줄여서 이를 4/5 주기에서 단 3 주기로 줄였습니다. 이와 같은 기본 명령 지연 시간 개선은 드물기 때문에 항상 기대됩니다.

또한 Redwood Cove 마이크로 아키텍처에는 Intel의 일반적인 최적화 목표인 분기 예측 및 프리페칭과 같은 기능도 있습니다. 분기 예측을 개선하고 드문 실수로 인한 비용을 줄이기 위해 할 수 있는 모든 작업은 성능 측면에서 상대적으로 큰 이점을 제공하는 경우가 많습니다.

Redwood Cove의 AMX 매트릭스 엔진은 특히 Xeon 시리즈에 대해 FP16을 지원하는 반면, FP16은 이미 지원되는 BF16 및 INT8만큼 많이 사용되지는 않지만 일반적으로 AMX의 유연성을 향상시킵니다.

메모리 암호화 지원도 개선되고 있습니다. Granite Rapids의 Redwood Cove는 2048개의 256비트 메모리 키를 지원하고 Sapphire Rapids는 128개의 키를 지원합니다.

Granite Rapids 및 Sierra Forest의 개별 SKU에 대해 이야기하기에는 너무 이르지만 Intel은 코어 수가 전체적으로 증가하고 있음을 분명히 밝혔습니다. Granite Rapids 칩은 Sapphire Rapids(SPR XCC의 경우 60개)보다 더 많은 CPU 코어를 제공합니다. 물론 Sierra의 144개 코어는 더 많은 CPU 코어를 제공합니다.

이전 Xeon 지연과 E-코어 Xeon 확장 가능 칩을 시장에 출시하는 데 오랜 시간이 걸리는 가운데 Intel은 데이터 센터 시장에서 예전만큼 지배적이지 않으므로 Granite Rapids와 Sierra Forest는 중요한 전환점이자 인텔 데이터 센터 제품의 향후 개발 방향을 제시합니다.

우리는 인터넷과 온라인 서비스를 지원하는 데이터 센터가 엄청난 컴퓨팅 성능 요구 사항을 충족하고 많은 양의 전기를 소비한다는 것을 알고 있습니다. 최근 AI 등 기술의 발달로 기술 기업들은 컴퓨팅 성능을 높이고 에너지 소비를 줄여야 하는 과제에 직면해 있으며, 이로 인해 칩 기업들은 전력 소비 효율성 향상에 주력하고 있습니다.

현재 데이터센터 칩 시장에서는 AMD, 암페어(전 인텔 임원 르네 제임스가 설립한 스타트업) 등 경쟁사에 의해 인텔의 점유율이 점차 잠식되고 있다.

올해 Ampere와 AMD는 자체 고효율 클라우드 컴퓨팅 칩을 출시했으며, Arm도 이번 Hot Chips 2023에서 Neoverse V2 플랫폼을 제안했습니다. 경쟁이 점점 치열해지면서 인텔이 위기감을 느끼는 것은 불가피하다.

참조 링크:

https://www.anandtech.com/show/20034/hot-chips-2023-intel-details-granite-rapids-and-sierra-forest-xeons

https://www.reuters.com/technology/intel-says-new-sierra-forest-chip-more-than-double-power-efficiency-2023-08-28/

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