今年年是至强系列的关键一年。

至强® 6700E系列于6月正式发布，采用了全新的命名方式：至强® 6能效核，首度实现144核规格，使英特尔在核心数量上领先。值得注意的是，至强6仍有更强版本，即6900P系列。

9月26日，至强® 6900P系列正式发布，规格震撼，展现出强大的竞争力，即便面对其他厂商晚于其发布的同级别CPU。

最强至强能有多强？

英特尔的Birch Stream平台将分批发布至强6处理器。6700E系列于6月发布，采用能效核（Sierra Forest），而6900P系列近日发布，属于性能核（Granite Rapids）。年底和明年初还将推出6900E、6700P及6500/6300系列。

至强6900P专为计算密集型工作负载设计，提供72到128核，TDP为400W和500W，公开5种型号，显示出显著的技术进步，内核数量相比前两代翻倍，体现英特尔的“厚积薄发”理念。

至强6900P是业内首款性能核数量超过100的处理器，其他同级产品最多96核，追平英特尔需等到下季度。

6900P的L3缓存达到504MB，内存带宽支持12通道DDR5 6400，并引入MR DIMM，数据率提升至8800MT/s，内存带宽是第五代可扩展处理器的2.3倍。此外，支持CXL 2.0可扩展内存容量和带宽。

UPI2.0链路速率提升至24GT/s，数量增加至6条，双路互联效率显著提高。6900P在数据库、科学计算等关键应用中表现为上一代的2.31倍-2.5倍，AI性能为1.83倍-2.4倍，展现出其作为高算力、高存力平台的优势。

至强6的扩展能力显著提升。6900系列单插座提供96通道PCIe 5.0，双路则为192通道。未来的6700系列单路型号将提供136通道，双/多路型号可提供88通道。而第四、五代至强可扩展处理器的PCIe 5.0通道数量为80。此外，6900和6700系列均支持64通道CXL 2.0。

至强6引入了LGA 4710和LGA 7529两种插座接口，以支持更多内核、内存和PCIe通道。6900系列采用更大的LGA 7529插座，提供优越的内存带宽和扩展能力，适合高性能、高密度服务器。6700及未来的6500/6300系列则使用LGA 4710，尺寸与LGA 4677相似，便于主流服务器的布局延续。

改进工艺：Intel 3

至强系列核心规模的提升得益于EUV光刻技术的应用。2023年发布的酷睿Ultra已率先采用EUV的Intel 4制造工艺，而2024年发布的至强6则基于进一步改良的Intel 3工艺。

英特尔CEO帕特?基尔辛格于2021年公布了“四年五个制程节点”的工艺路线图，Intel 3预计于2023年底量产，进度符合计划。酷睿Ultra的市场表现显示，EUV技术显著提升了英特尔处理器的竞争力。相比Intel 4，Intel 3能支持更多金属层和细分版本。

Intel 3采用更多EUV光刻步骤，提供更密集的设计库和更高的晶体管驱动电流。该工艺有三种变体：3-T、3-E和3-PT，其中3-T为基本工艺，主要用于CPU，3-E则用于功能扩展，三者均支持TSV。与Intel 4相比，这三种变体的性能功耗比提升18%。3-PT进一步增强混合键合支持，提供更高性能和易用性。

所有四种变体均支持240 nm高性能和210 nm高密度库，而Intel 4仅支持240 nm高性能库。针对高性能运算，Intel 3优化了低电压（<0.65V）和高压（>1.3V）运行，在各电压下频率均高于Intel 4。

大幅革新微架构

至强6900P采用的性能核微架构代号为Redwood Cove，是英特尔近年来的重要迭代，推动了服务器和消费类产品线的新命名序列。

回顾前代，Golden Cove显著提升了前端性能：指令TLB翻倍至256条，指令提取带宽从16字节提升至32字节，解码器扩展至6路，微操作缓存增加到4096条，其他如L1和L2 BTB也有提升。后端如重排序缓冲区和分支目标缓冲区提升约30%，但相对前端变化较小。

Raptor Cove在微架构上与Golden Cove相似，主要在于缓存提升，第13代酷睿的每核心L2缓存从1.25MB增至2MB，Emerald Rapids的L3缓存从1.875MB增加至5MB。

Redwood Cove的关键变化包括：指令缓存从32KB增至64KB，微操作队列从144条目增至192，指令执行延迟降低，更智能的预取和改进的BPU，以及L2缓存带宽提升。此外，AMX新增FP16支持。

Redwood Cove的一个显著优势是EUV制造工艺，尽管内核规模未过度扩张，每个P核仍配备2MB L2缓存和4MB共享L3缓存。尽管单核缓存不比Emerald Rapids多，但因总核数翻倍，至强6的共享L3缓存总容量达到504MB，远超前代的320MB和112.5MB。

至强6的能效核微架构为Crestmont，亦用于酷睿Ultra的能效核。Crestmont以2或4个内核共享4MB L2缓存（酷睿Ultra为2MB）。每个模块中的内核共享频率和电压域，同时对应的网格还拥有3MB的共享L3缓存。因此，尽管至强6能效核的核数更多，但网格规模相较于性能核更小。

能效核与性能核的指令缓存均为64KB，但数据缓存分别为32KB和48KB。指令解码器的宽度也不同，能效核为6宽，性能核为8宽。指令乱序执行引擎方面，能效核支持256条，而性能核则为512条。能效核不支持性能核的AVX-512和AMX，减少了晶体管占用，但导致单精度浮点运算能力下降。尽管如此，能效核改进了AVX2，增加了VNNI的INT8和BF16/FP16快速转换，提升了AI应用性能。同时，其256位加密和1024/2048密钥支持确保了至强6平台的安全性。

缓存规模、前端宽度及矢量单元的差异，使至强6的性能核和能效核定位不同。早前发布的能效核更适合微服务等轻负载任务，强调高能效和机架利用率。现在发布的性能核则针对大数据、建模仿真和人工智能等计算密集型任务，优化高性能，单颗处理器功耗可达500W。尽管能耗较高，但相比同期的Gaudi AI加速器，提升性能上限才是关键。

MR（Multiplexed Rank）DIMM为DDR内存性能提升开辟了新方向。DRAM通常由1到2个Rank组成，每个Rank位宽为64位。消费类内存（UDIMM）可能仅有1个Rank，而服务器内存（RDIMM）一般至少有2个Rank。传统内存模式一次只读取一个Rank，另一Rank则进行刷新，导致带宽受限。

MRDIMM设计了数据缓冲区，将两个Rank的数据读入该缓冲区，再一次性传输到CPU内存控制器，从而实现带宽翻倍。第一代DDR5 MRDIMM目标速率为8800 MT/s，相当于每个Rank 4400 MT/s。随着DDR5 6400的普及，MRDIMM的第二阶段目标是达到12800 MT/s，预计2030年代第三代将提升至17600 MT/s。

    3.CXL内存扩展：第四代至强可扩展处理器引入CXL 1.1支持，但未公开支持Type 3设备（CXL内存）。第五代开始正式支持CXL 2.0，包括Type 3，帮助扩展内存容量和带宽。至强6将更普及CXL设备，预计CXL 2.0和向后兼容的CXL 1.1设备将陆续出现。

CXL内存的优势在于支持链路分叉，使一个主机端口可连接多个设备，并增强内存分层支持，实现容量和带宽扩展。至强6支持三种CXL内存扩展模式：CXL Numa Node、CXL Hetero Interleaved和Flat Memory。

在CXL Numa Node模式下，标准内存和CXL扩展内存被视为独立的Numa节点，各自拥有内存地址空间，系统可优化任务分配，适合需要精细内存管理的应用。

Hetero Interleaved（异构交织）模式将标准内存与CXL内存混合为一个统一的Numa节点，交替存储数据以均衡内存带宽和减少延迟，适合对内存带宽要求高的应用。此模式仅在性能核的至强6700P和6900P上支持，若满载64通道CXL，可额外增加256GB/s内存带宽，实现TB级带宽。

Flat Memory（平面内存）模式下，CXL内存和标准内存视为单一内存层，操作系统可直接访问统一地址空间。此模式利用硬件分层管理，优化数据存储，适用于所有至强6处理器，无需软件修改。但需标准内存与CXL内存1:1配置，限制了硬件灵活性。整体而言，平面内存模式是易用且直观的扩展方案，可能成为CXL内存扩展的主要模式。

Chiplet异构

至强6首次将计算和IO芯片独立，并通过Chiplet形式封装，充分发挥了高级封装的优势。

第四代至强可扩展处理器是英特尔首个Chiplet设计，其XCC版本由四颗芯片通过10组EMIB连接，每颗芯片提供15个内核、2通道内存控制器和多个UPI、PCIe PHY，支持4颗HBM封装。

第五代处理器则采用两颗芯片封装，减少了EMIB数量，虽然内核略增，但UPI和PCIe数量减少，无法再搭配HBM。

随着制造工艺的演进，计算性能和IO控制器的制造要求产生差异，典型Chiplet设计将两者分离，英特尔在14代酷睿中已采用此方法，包括Compute Tile、SoC Tile、IO Tile和Graphic Tile。代号Ponte Vecchio的Data Center GPU Max通过Foveros和EMIB技术，将47个小芯片封装在一起。

至强6也分为计算单元（Compute Tile）和IO单元（IO Tile），分别采用Intel 3和Intel 7工艺制造。

计算单元

目前，能效核仅有一种计算单元设计，最多提供144个内核和4组内存控制器（共八通道）。性能核则有三种设计，支持高、中、低核数规格。

至强6900P采用三个计算单元，每个单元43个内核和两个内存控制器，合计129个内核（实际使用128个）和12个内存通道。这种单元称为单元A，三个单元A构成的处理器称为UCC。

未来发布的6700P将有广泛的核数选择：单路型号为16至80核，多路型号为8至86核。单元A提供4个内存通道，组合后可达86核，最低不低于48核，称为XCC；48核以下的中等核数称为HCC，使用单元B（每个提供48个内核和4个内存控制器），下限预计24核。8和16核的6700P称为LCC，需用单元C，配置16个内核和4个内存控制器。

通过三种计算单元组合，至强6性能核可实现8至128核的多样化规格。尽管设计三种芯片可能成本更高，但这是英特尔对性能的优先考虑。首先，内存控制器集成在计算单元中，降低了延迟，尽管牺牲了一定的组合灵活性。其次，不同规模的内核采用不同的网格设计，有助于降低核间延迟，LCC可能针对低核数采用环形总线。因此，至强6在内存和缓存延迟方面可能优于同类产品。

IO单元

至强6900和6700系列均使用两个相同的IO芯片。每个IO芯片包括2个IO模块、4个UIO模块和2个加速器模块，配备IO网络接口。每个IO模块提供x16 PCIe或CXL连接；UIO模块提供x24 UPI2.0，或复用为x16的PCIe/CXL；加速器模块各包含DSA、IAA、QAT和DLB。

以至强6900P为例，两个IO单元提供8个UIO和4个IO模块，支持6组UPI互连及96通道PCIe 5.0。双路6900P的UPI速率达到24GT/s，比前代提升显著，连接数量增加50%。

至强6700系列预计会使用较小插座，最多提供4组UPI，PCIe通道数相应减少。然而，单路6700型号配置所有UIO为PCIe后，仍可提供最多136个PCIe通道或64通道CXL。结合半宽主板构建双节点服务器时，其PCIe/CXL扩展能力（272/128）将显著超过现有双路服务器，可能成为新型池化架构，支持更高密度的NVMe存储、CXL内存和加速器。

结语

英特尔在14nm到10nm制造工艺的迭代中遇到挑战，导致此前几代至强平台在核数竞争中略显被动。然而，至强6有望扭转这一局面。改良后的EUV制造工艺未能束缚其潜力，核心数量、缓存容量和内存带宽等关键指标全面提升，算力和存力表现均达到新高。至强6900P系列在测试中展现出代际性能的倍增，奠定了其在科学计算、大数据和AI领域的竞争力。

此外，至强6实现了计算与IO的解耦，充分发挥了Chiplet的优势。这一设计不仅降低了成本，还提高了灵活性和复用性。英特尔长期以来注重细分市场，正确运用Chiplet将有助于更高效的产品开发。

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文章来源：狒话多