近年来,随着云计算、大数据和人工智能的高速发展,服务器市场对于多核高密度处理器的需求愈发强烈。英特尔作为全球领先的半导体制造商,针对这一趋势不断创新,最终推出了备受瞩目的Clearwater Forest E核服务器芯片。在2025年Hot Chips大会上,这款芯片的亮相不仅展示了英特尔追求核心性能与能效平衡的决心,也预示着其在挑战AMD和Arm阵营面前的重要战略布局。Clearwater Forest基于全新Skymont E-Core架构,这是英特尔继Crestmont E-Core之后的又一重大升级。Skymont核在设计上更宽广,拥有更强大的重排序能力,这些硬件改进使其单核性能大幅提升,接近英特尔传统高性能P核心的水平。对于服务器应用而言,高单核性能与高并发处理能力是相辅相成的,Skymont E核正好满足了这一需求。
在核心数量方面,Clearwater Forest引入了三颗基底芯片,每颗基底芯片连接四个计算芯片,每个计算芯片包含六个四核Skymont集群,整体共有288颗Skymont核心。这一规模在密度和性能上均领先业界竞争对手,是英特尔目前密集型服务器市场争夺战中的王牌。Clearwater Forest采用了英特尔领先的18A工艺节点制造,这一工艺不仅提高了晶体管密度,还优化了功率效率。CPU核心对先进制程的依赖极高,18A技术使Skymont核心在性能释放和能耗控制之间取得卓越平衡。此外,英特尔展现了工艺节点的灵活运用能力。同一Skymont核心架构将在Arrow Lake台式机平台以台积电3纳米工艺制造。
这种多工艺并行策略区别于过去英特尔紧绑自家工艺的做法,也体现了公司在技术集成上的成熟与自信。Clearwater Forest在芯片封装设计上采用了3D叠层技术。计算芯片堆叠在基底芯片之上,而基底芯片中集成了缓存子系统和网格互联。这种设计优势在于能够提供更大容量的第三级缓存(L3),达到惊人的576MB,远超竞争对手所能提供的容量。更大的缓存容量对提高内存访问命中率、降低延迟至关重要,尤其是在面对海量数据处理时表现更为明显。芯片内部网格互联采用二维环状设计,构建起纵横两方向的高速数据通路,覆盖整个芯片布局。
基底芯片上的四个计算芯片通过埋入式硅桥(ESB)相互连接,保证各核心之间数据流通顺畅且低延迟。芯片四周还集成了先进的内存控制器,支持DDR5-8000高速内存,单芯片最高带宽可达1.3TB/s。对服务器而言,内存带宽和延迟是影响整体效能的重要因素。Clearwater Forest内存子系统设计注重提升局部缓存命中率,通过Skymont大容量4MB L2缓存有效缓解L3和内存访问压力。同时,L3缓存片段与最近的内存控制器相对应,这有助于降低物理地址访问延迟,提升系统响应速度。Intel对比了其上一代服务器设计Sierra Forest,Clearwater Forest核心数几乎翻倍,从144个提升到288个。
虽然Sierra Forest的顶配型号6900E并未正式量产,但按计划若推出,核心数量也达到288个。而现在Clearwater Forest实际达到该数值,极大地增强了英特尔在高密度服务器领域的竞争力。I/O方面,Clearwater Forest采用前一代Intel 7工艺制造I/O芯片,涵盖96条PCIe 5.0通道,其中64条支持CXL协议。整合的超大带宽堪比1TB/s,满足数据中心内海量设备连接和高速数据交换需求。英特尔通过重复利用Sierra Forest的I/O芯片,减少了开发成本和复杂度,这种跨代复用策略并不罕见,类似于AMD在其多代产品中采用的做法。Skymont核心在架构上共有两级主要互连层次。
第一层是集群内部,包含四个核心共享4MB L2缓存,整体带宽保持与前代Crestmont核相当,但聚合带宽提升至256字节每周期。第二层是系统级互连,即芯片网格,用于连接不同计算芯片和缓存片段。清晰划分的缓存层次和互连设计使得Skymont能够支持128条突发L2未命中请求同时在系统中传输,这对于隐藏内存延迟和提高处理器整体带宽至关重要。基于在Arrow Lake平台的表现,一组4核Skymont核心可实现超过80GB/s的三级缓存读带宽,虽然推测Clearwater Forest可能存在较高的L3访问延迟或较低的网格频率,但配合巨大的L2缓存,有效减缓了对L3的依赖。此外,英特尔强调了跨插槽的高带宽互联能力。在双插槽配置中,UPI链路带宽高达576GB/s,远高于大多数现有双插槽方案的数据吞吐量。
这为多节点服务器部署带来了良好的扩展性,尤其适合需大量跨节点数据交互的企业级应用场景。从整体性能角度来看,凭借强大的多核心设计和先进的内存带宽,Clearwater Forest在SPEC CPU2017整数基准测试中展现出强劲的扩展性。英特尔宣称,20台搭载Clearwater Forest的服务器机架能够提供与70台采用老款P核心服务器机架相当的性能,显示了E核架构在服务密度和能效比上的显著提升。尽管具体的性能表现尚需对实际部署环境中测试数据进一步验证,但Clearwater Forest无疑展现了英特尔深耕高密度服务器细分市场的雄心和实力。多年来,英特尔的E核团队从最初性能与P核相差悬殊,到如今Skymont核在单核性能上逼近P核,已经实现了质的飞跃。Clearwater Forest与在客户端及桌面市场表现优异的Arrow Lake并肩,标志着E核架构已成功跻身高性能服务器和桌面领域。
未来随着工艺制程的不断优化和架构的持续演进,英特尔E核将有望在更多场景中展现其独特优势。Clearwater Forest不仅代表了英特尔在多核高密度服务器芯片领域的技术突破,也开启了基于E核设计的企业级计算新时代。面对AMD Bergamo、Ampere Altra等竞争对手,Clearwater Forest凭借其领先的核心数、强大的缓存层次和先进封装技术,具备强大的市场竞争力。随着更多实际产品走向市场,业界将进一步检验其能效表现、带宽延迟和整体系统适应性。总结来看,Clearwater Forest是英特尔打造服务密度和性能并重解决方案的重要里程碑,其所蕴含的技术创新和工艺整合能力为未来服务器芯片设计树立了新标杆。随着企业级计算不断迈向极致性能和极致能效的融合,Clearwater Forest这款基于Skymont E核架构的芯片无疑将在激烈的市场竞争中发挥关键作用。
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