Монументальний розмах Xeon Diamond Rapids

Індустрія високопродуктивних обчислень перебуває на порозі зміни парадигми, і Xeon Diamond Rapids стає центральним елементом цього переходу. Головним технологічним досягненням нових чипів стало впровадження техпроцесу Intel 18A-P — удосконаленої версії вузла 18A, що зосереджена на максимальній оптимізації транзисторів за швидкістю дії та енергоспоживанням.

Інженерний підхід Intel тут предельно прагматичний: для високопродуктивних транзисторів реалізовано два контакти живлення на зворотній стороні кристала, що радикально покращує подачу енергії. Крім того, розширено сітку порогових напруг (Vt) завдяки появі п'ятої пари варіантів між рівнями LVT (Low Voltage) та ULVT (Ultra Low Voltage). Це дозволяє тонко налаштовувати кожен транзистор, балансуючи між швидкістю перемикання та тепловиділенням.

Особлива увага приділена боротьбі з варіативністю параметрів. Intel вдалося на 33% скоротити розбіжність характеристик у сценаріях PVT (Process, Voltage, Temperature), які враховують технологічні відхилення, коливання напруги та температурні режими. У результаті транзистори стають більш однорідними як у межах однієї пластини, так і між різними кристалами. Для проєктувальників це означає можливість скоротити «запас міцності» за тактовими частотами та таймінгами, що безпосередньо веде до зростання робочих частот, підвищення енергоефективності та, що не менш важливо, до збільшення відсотка виходу придатних кристалів із кожної пластини.

Структурно Diamond Rapids являє собою складний багатошаровий «пиріг» зі спеціалізованих чіплетів. У центрі системи розташовані два модулі I/O Memory Hub (IMH Tile), виконані за техпроцесом Intel 3. Вони беруть на себе всю роботу з пам'яттю та зовнішніми інтерфейсами. Над ними височіють до чотирьох базових чіплетів Base Tile (техпроцес Intel 3-T), які слугують свого роду фундаментом і сховищем кешу останнього рівня (LLC).

Верхній шар займають обчислювальні Core Tile, виготовлені за найсучаснішим техпроцесом 18A-P. Саме тут зосереджені процесорні ядра з їхніми локальними кешами L1 та L2. Для об'єднання цих шарів Intel застосовує технологію Foveros 3D Direct з інтерфейсом гібридного з'єднання (Hybrid Bonding Interface, HBI), що дозволяє мінімізувати затримки при передачі даних між ядрами та спільним кешем. Зв'язок же між базовими чіплетами та хабом IMH здійснюється через міжкристальний інтерфейс D2D на базі стандарту UCIe-S.

Масштабованість системи вражає: з двома центральними хабами IMH можуть взаємодіяти до 16 обчислювальних Core Tile. Оскільки кожен такий модуль містить 16 ядер, сукупна кількість ядер в одному процесорі сягає 256. Щоб забезпечити таку обчислювальну потужність даними, Intel інтегрувала колосальний обсяг кешу останнього рівня — до 1,28 Гбайт (по 320 Мбайт на кожен із чотирьох Base Tile), доступ до якого здійснюється через високошвидкісну шину 3D Xbar.

Підсистема пам'яті та введення-виведення також отримала серйозний апгрейд. Кожен IMH Tile оснащений шістьма PHY для інтерфейсу D2D та компонентами Unified Memory Fabric, включаючи контролери пам'яті, Snoop-фільтри та апаратні акселератори шифрування. Підтримка DDR5-12800 забезпечує сукупну пропускну здатність до 1,6 Тбайт/с, а 128 ліній PCI Express дозволяють підключати величезну кількість периферійних пристроїв та акселераторів через CXL або UPI.

Окрім «грубої сили» у вигляді ядер і кешу, Diamond Rapids оснащений потужним інструментарієм для роботи зі штучним інтелектом та безпекою. Підтримка інструкцій AMX та AVX 10.2, а також апаратні акселератори QAT, DSA та IAA роблять процесор ефективним інструментом для обробки великих даних. Захист даних забезпечується технологіями Intel TDX та SGX, а загальна надійність системи підтримується покращеними механізмами RAS та QoS, що є критично важливим для інфраструктури хмарних обчислень та корпоративних дата-центрів.