從IDM到IDM 2.0，從異構計算到超異構計算，英特爾作為一家以數據為中心的企業(yè)，是唯一能夠顛覆行業(yè)概念，也是唯一有底氣可以重新定義概念的企業(yè)。

彼時，英特爾CEO帕特·基辛格曾言道，英特爾不僅要繼續(xù)IDM，還要創(chuàng)造全新的IDM 2.0；那日，英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強曾談到，英特爾不僅要發(fā)展異構計算，還要利用先進的封裝互聯和軟件技術構建超異構計算。

日前，在2021年的英特爾架構日上，英特爾一口氣放出一連串硬核產品，包括兩大x86 CPU內核、兩大數據中心SoC、兩款獨立GPU，以及變革性的客戶端多核性能混合架構。

21ic家認為，這些產品不僅是對此前超異構計算的理念和技術方向給出很好的印證，也是超異構計算應對不同數據計算、傳輸、存儲要求的最好的實例。另外，這些產品之中也無不透露著IDM2.0這一戰(zhàn)略所釋放的新動能。走向新架構，讓英特爾的路越來越寬了，也讓英特爾的整體格局越來越大了。

x86 CPU架構向極致性能出發(fā)

去年架構日上，英特爾也預告了混合架構、兩個新內核和Alder Lake，本次發(fā)布會上預告已久的產品終于揭開面紗。

總結來說，英特爾這一次在處理器的架構上主要是通過推出能效核（E-Core）和性能核（P-Core）兩個x86 CPU內核，兩個內核不僅擁有各自的側重，還可藉由兩種有機組合獲得更大的靈活性。

其中AlderLake這一SoC架構便是針對E-Core和P-Core的不同組合，產生多種不級別的性能、功耗、面積比（PPA）產品。

另外，為了更好讓E-Core和P-Core協同工作，英特爾還推出硬件線程調度器（IntelThreadDirector）作為二者的“橋梁”。

俗話說“大小搭配，干活不累”，但仍需注意的是，這本質上是一個性能混合架構。業(yè)界此前曾有“大小核”這種架構，但英特爾的AlderLake更加注重綜合性能，并稱之為“PerformanceHybrid”。

通過這種全新的設計英特爾在提升性能、功耗、面積比上又多了一個維度，通過按需分配負載讓性能和功耗正確分配到所需應用之上。

實際上，E-Core和P-Core不僅適用于各種架構的性能混合上，單獨拿出來也是各具特色的。根據宋繼強的介紹，E-Core將能效I/O的吞吐量優(yōu)先考慮，能夠提高處理多種任務，同時保證比較好的功耗。通過能耗比的優(yōu)化目標，E-Core適用于移動筆記本到臺式機不同配置不同產品。英特爾拿出E-Core與Skylake的參數對比，單線程40%能耗比提升，四線程兩內核80%能耗比提升，也能看出來E-Core的能耗比優(yōu)化幅度是較大的。

P-Core則是目前英特爾性能最高的一個內核架構，該核更多針計算密度較大場景，與此同時需要一些專門加速硬件配合。該核的優(yōu)化級別是更高的集成密度、更高的主頻、更短的計算延遲。與第11代酷睿架構（Cypress Cove內核）相比，相同頻率下，P-Core在一系列工作負載上平均提升了約19%。另外，搭配專用加速硬件英特爾高級矩陣擴展（AMX），可執(zhí)行矩陣乘法運算，AI加速提升約8倍。

需要注意的是，多核調度在此前多為電池使用效率的優(yōu)化，而英特爾的硬件線程調度更多是從性能上進行調度。從原理上來講，CPU硬件層級擁有很多硬件遙測功能，可以獲取指令混合狀態(tài)、功耗、I/O負載信息，從而進行動態(tài)自適應調整，這些參數也可回饋到操作系統內，再進一步進行動態(tài)調整。

根據宋繼強的介紹，E-Core和P-Core是英特爾近十年最重大的架構進展，擁有兩個內核的設計作為基礎，未來可快速構建更多產品種類。這是因為其基礎核和內存一致性均已做好，后續(xù)僅需在SoC架構上選擇不同搭配，利用兩個內核可以奠定未來十年內SoC產品架構的性能能效比產品組合。

由此可見，英特爾關注的是整體的性能提升，此前是通過制程、封裝和結構上全面提升性能。上個月，帕特·基辛格宣布制程節(jié)點改為以PPA的方式進行命名，變?yōu)镮ntel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A，并圍繞晶體管結構進行優(yōu)化。而本次則是從架構方面著手，產品性能增強的維度繼續(xù)增加。

當然，單獨拿出來P-Core也是非?！澳艽颉钡?，英特爾的代號為“Sapphire Rapids”的下一代英特爾至強可擴展處理器將采用P-Core和硬件加速器的組合形式呈現在業(yè)界。

至強可擴展處理器一直以來都是英特爾“親兒子”系列，所有的先進技術都將堆疊在該產線，Sapphire Rapids也不例外，不僅采用先進的封裝互連技術，先進的內存和下一代I/O，同時還采用Intel 7制程工藝技術。除此之外，全新內置三款新的加速引擎，包括英特爾?加速器接口架構指令集（AIA）、英特爾?高級矩陣擴展（AMX）、英特爾?數據流加速器（DSA）。

至強可擴展處理器一直以來都是超異構計算中標量計算的核心，如此堆料之下的新產品必然也擁有顛覆市場的能力。

獨立GPU架構展開“升維打擊”

事實上，英特爾并不是第一天投入獨立GPU。信息顯示，英特爾曾在1998年嘗試開發(fā)過獨立GPU，且發(fā)布第一款成品“i740AGP顯卡”，但在1999年被迫停滯；而后又在2009年嘗試第二代獨立顯卡“Larrabee"，而后也被迫停滯。

從去年架構日開始，英特爾再談獨立GPU，不僅推出代號為”DG1”的GPU，還將獨立GPU劃分為Xe-LP（低功耗）、Xe-HP（數據中心級）、Xe-HPG（游戲微架構）、Xe-HPC（高性能計算）四個定位。

本次發(fā)布的獨立顯卡則是Xe-HPG微架構及其產品Alchemist SoC，Xe-HPC及其產品Ponte Vecchio。另外，還為游戲開發(fā)商推出了Xe-SS，讓只能在低畫質設置或低分辨率下玩的游戲也能在更高畫質設置和分辨率下順利運行。

Xe-HPG方面，英特爾已完成了內核顯卡驅動程序組件的重新架構，特別是內存管理器和編譯器，從而使計算密集型游戲的吞吐量提高了15% （至多80%），游戲加載時間縮短了25%。Xe-HPG內核包括16個矢量引擎和16個矩陣引擎，英特爾將其稱XMX或Xe Matrix eXtensions。

在產品方面，基于Xe-HPG的Alchemist SoC（此前代號為DG2）將于2022年Q1上市，并采用新的品牌名英特爾銳炫（IntelARC）。值得一提的是，英特爾的Alchemist獨立顯卡選擇了臺積電的N6制程工藝。另外，英特爾還為Xe-HPG架構下產品劃分路線圖為Alchemist、Battlemage、Celestial、Druid。

Xe-HPC方面，據宋繼強介紹，因其定位便是為了高密度計算和AI加速，所以該架構擁有全新設計，具體包括每個Xe核的8個矢量和矩陣引擎，英特爾稱為XMX Xe Matrix eXtensions；切片和堆棧信息；以及包括計算、基礎和Xe Link單元的處理節(jié)點的單元信息。

在產品方面，基于Xe-HPC的Ponte Vecchio提供業(yè)界領先的每秒浮點運算次數（FLOPs）和計算密度，以加速AI、HPC和高級分析工作負載。Ponte Vecchio基于Intel 7制程工藝的大型芯片，針對Foveros技術進行了優(yōu)化。據介紹：“我們的A0芯片已經實現了超過每秒45萬億次浮點運算的FP32吞吐量，超過5 TBps的持續(xù)內存結構帶寬以及超過 2 TBps的連接帶寬。”

通過發(fā)布的全新架構和產品上來說，不難發(fā)現均為SoC，集結了英特爾所有的先進科技。獨立GPU作為提供矢量計算能力的重要力量，也是展開超異構計算的維度必須擁有的產品。新架構和新產品充分印證了超異構計算戰(zhàn)略的可行性，特別是Ponte Vecchio這一產品本身就是異構封裝集成的。

Ponte Vecchio通過嵌入式多芯片互連橋接（EMIB）單元進行組裝，實現單元之間的低功耗、高速連接。這些設計均被集成于Foveros封裝中，為提高功率和互連密度形成有源芯片的3D堆疊。高速MDFI互連允許1到2個堆棧的擴展。據了解，Ponte Vecchio已走下生產線進行上電驗證，并已開始向客戶提供限量樣品。Ponte Vecchio預計將于2022年面向HPC和AI市場發(fā)布。

“Ponte Vecchio是英特爾迄今為止最復雜的SoC，也是異構集成的絕佳典范。在制造過程中，產品既使用了英特爾加工廠，也使用了合作伙伴的加工廠。所以它是一個非常典型的多芯片異構集成，最后它達到了一個目前業(yè)界最領先的高性能計算的密度，AI方面目前給出的指標，無論是從訓練還是推理，目前預測都是最好的”，宋繼強這樣語重心長地為記者介紹。

超異構計算不再是“紙上談兵”

標量運算、矢量運算、矩陣運算、空間運算，在數據逐漸復雜和硅基半導體逼近極限的現如今，讓不同器件去進行不同擅長的計算領域是快速提升性能的必經之路。

宋繼強曾在2021年WAIC表示，英特爾不僅要讓CPU去處理標量運算、讓GPU處理矢量運算、讓AI加速器處理矩陣運算、讓FPGA處理空間運算，還要用讓這些器件封裝在更小系統內，通過oneAPI的一體化軟件的統一管理，整個計算系統如同被緊緊“拴”在一起，讓計算性能提升一個層級。

本次發(fā)布會上，宋繼強表示，不同的架構之間，實際上并不是一個簡單粗暴的CPU+GPU+加速器+FPGA疊加，CPU、GPU內部也是擁有不同內核的，因此內部計算單元配置也不盡相同。為了應對未來不同數據對計算、傳輸、存儲等各方面帶來的要求，必須要用不同架構去做不同種類的定制芯片方案解決數據產生的問題。

宋繼強強調，目前這幾款新產品已經顯現出超異構計算的進展，通過展示實際產品，充分說明了超異構計算已經不再是概念，而是可以實際實施的技術。新產品增強了客戶對超異構計算的信心度，新內核的發(fā)布能夠有效加快產品迭代周期，超異構計算也將會擁有更多種類的異構集成產品。

特別是Sapphire Rapids和Ponte Vecchio這兩個SoC，前者面向通用的云計算廠商、服務器群應用，因此采用EMIB 55微米凸點間距異構封裝集成；后者面向更高端的超算中心，因此更加“激進”地采用EMIB+第二代Foveros，整體異構封裝集成度會更高。

在軟件方面，自oneAPI推出第一版至今，如今已擁有超過20萬用戶，300多個應用程序在其上使用。“如此迅猛的發(fā)展趨勢說明這個方向廣受認可，大眾也愿意集體貢獻推動異構集成，無論是從異構硬件還是異構編程，未來一定會有更多好產品在oneAPI上浮現”，宋繼強如是說。

IDM2.0讓英特爾的路走寬了

英特爾自從轉向以數據為中心的戰(zhàn)略之時，似乎就早已看清自己的優(yōu)勢所在，即“我什么都有，而且什么都是頂尖的”，早前就一直強調六大支柱和異構計算。轉眼來到帕特·基辛格時代，更是將這種能力發(fā)揚光大，并讓格局更大了。

這位技術出身的CEO所看到的比任何人都遠，帕特·基辛格曾豪爽放話：“我們在軟件、芯片和平臺、封裝和大規(guī)模制造制程領域的深度和廣度，使得英特爾能夠以獨特優(yōu)勢抓住這一巨大的增長機遇?！币虼耍貧w不久后的技術老兵就提出了IDM 2.0的戰(zhàn)略，讓自己的IDM變得更深更廣。

IDM 2.0中，值得關注的就是在代工方面的戰(zhàn)略，采用第三方的代工產能，這充分增強了產品的工藝維度，通過自家代工和三方代工有機結合，路子越走越寬。

宋繼強告訴記者，采用第三方代工不同制程來生產產品，是IDM2.0策略中的關鍵一環(huán)。Xe-HPG的Alchemist SoC采用了臺積電N6制程技術，而X-HPC的Ponte Vecchio也大量采用臺積電N5和N7的制程技術，未來發(fā)展趨勢一定是在英特爾的工藝節(jié)點以及代工合作伙伴的工藝節(jié)點上選取不同的節(jié)點進行配置優(yōu)化。當然，在沒有IDM 2.0之前，英特爾也是有一部分生產是與臺積電合作的，IDM 2.0戰(zhàn)略更加清晰指出未來的路。

“雖然我們的大部分產品將繼續(xù)在內部工廠生產，但未來幾年，我們將看到外部代工生產的芯片單元會在英特爾的模塊化產品中扮演更重要的角色——包括采用先進制程節(jié)點的核心計算功能，以支持客戶端、數據中心和其他領域的新興工作負載。如果說過去一年有什么心得，那就是：建立敏捷、韌性的供應鏈至關重要。代工合作伙伴能幫助我們按計劃前行，以可預測的節(jié)奏為我們所處的各個領域的客戶交付領先產品”，英特爾公司企業(yè)規(guī)劃事業(yè)部高級副總裁Stuart Pann如是說。

除了加入第三方代工，IDM2.0中也開放了代工服務IFS。甚至這項計劃剛宣布不久，基辛格表示英特爾已與“大約100家客戶進行了交談，他們正在與我們討論代工機會?！?/p>

IDM 2.0從提出到現在僅僅相隔5個月，就已對英特爾產生深遠影響。未來時日且多，帕特·基辛格所設想的路還有更多驚喜值得期待。