系統業務中有句老話是這么說的，客戶購買的不是處理器，而是路線圖。
作為一家服務器供應商，無論是CPU、GPU還是任何其他類型的設備，其訣竅都是披露足夠的產品線路線圖，這樣既不會涉及泄密，又可以讓人們信任你的產品。以英特爾為例，隨著其計算引擎產品組合的擴大，競爭對手的數量也在不斷增加，越來越多的企業開始加入其競爭對手的行列。
考慮到英特爾在數據中心領域所處的地位，最近其XEON SP業務受到AMD的EPYC x86服務器芯片和亞馬遜云科技（Amazon Web Services）以及Ampere Computing旗下的ARM（ARM Collective）的沖擊，尤其在大型超大規模企業和云計算企業中，你可能會認為英特爾需要公布一份路線圖，對其未來的創新和時間表進行描述。
在計算機引擎可靠性方面，英特爾是失敗者，這可能很難讓人相信，但卻是事實。英特爾的芯片制造技術不僅無法與代工巨頭臺積電競爭，而且工藝技術的持續延遲也給CPU的推出造成了嚴重的破壞。此外，當AMD在2017年首次推出Epyc處理器，并不斷完善隨后兩代的x86兼容服務器芯片時，英特爾卻在芯片架構方面拖后腿。當前，AMD已在設定技術規劃，并且有一個代工合作伙伴幫助它在CPU、GPU和FPGA方面實現這一目標，一旦Xilinx的收購完成，這個目標也會很快實現。
鑒于英特爾首席執行官Pat Gelsinger掌舵已經一年多了，你可能會認為英特爾會像甲骨文（Oracle）聯合創始人Larry Ellison在2010年1月收購太陽微系統公司（Sun Microsystems）后所做的那樣：制定一份五年路線圖，然后堅持執行。AMD在2017年憑借EPYCS重返服務器領域時也做了同樣的事情，并且現在仍在這樣做，只是程度較輕。
我們認為，問題在于即使Pat Gelsinger回到公司并掌舵一年后，但英特爾依舊對自己的未來充滿不確定，如果在2009年9月的大衰退中Pat Gelsinger沒有被排除在外，英特爾在數據中心的霸權可能已經完成，因為Pat Gelsinger會阻止之前發生的那些混亂。回來六個月后，Pat Gelsinger重組了公司，創建了新的業務團隊，并授權了新的高管，但別搞錯了：Pat Gelsinger負責整個Intelchilada，并與Queso一起訂購芯片。
有傳言稱，下一代“Sapphire Rapids”處理器將在第三季度推出，我們詢問英特爾時，他們否認了這一傳言。于是我們開始調查有關XEON處理器路線圖的傳言，發現大部分內容都由一位名為Tom（姓氏未知）的博主在“Moore s Law Is Dead”博客和“Broken Silicon”播客上發布的視頻中提出。如果你在網上瀏覽，你會發現各種各樣的網站都指向MLID上的這篇文章，從去年夏天開始，關于英特爾2023年及以后的芯片路線圖將如何發展已有各式各樣的言論。雖然這些都很有趣，但我們想知道的是Xeon服務器的未來到底會是什么樣，以及會如何影響未來的應用程序和市場。世界上的大多數應用程序仍然是在CPU上進行計算，所以服務器CPU的未來對大多數應用程序來說十分重要。
因此，為了解英特爾推出Xeon系列的潛在原因及其可能產生的影響，我們制作了一系列表格，顯示了從“Sandy Bridge” Xeon E5到用于雙插槽機器的“Cascade Lake” Xeon SP的發展情況，并且分別預測了從去年的“Ice Lake” Xeon SP到“Diamond Rapids” Xeon SP（如果英特爾仍打算這樣命名）的發展情況，預計將在2025年或2026年實現，具體取決于進展情況。
這與組織我們的思想一樣重要。
表中以紅色粗斜體顯示的項目是在缺乏數據的情況下對這些功能的估計，并且它是基于各種功能信號和時鐘速率的預期改進，以及基于晶體管密度、能耗和chiplet架構的合理預期容量增加。公平地說，在許多情況下，英特爾還不知道這些未來的Xeon SP會是什么樣子，因為要將PCI-Express 6.0外圍設備控制器或DDR6內存控制器推向市場，還有許多工程工作要做，而且CPU必須與外圍設備和內存的可用性交叉才能插入這些控制器。
我們的表格忽略了單插槽、4插座和8插座平臺，以及創建這些平臺所需的對Xeon CPU的調整。這些系統可能占據了20%到25%的市場份額，所賺的錢也差不多，并且為它們創建芯片和芯片組的調整也是相當溫和的。在芯片和芯片組中需要激活不同數量的內核和不同數量的QPI或UPI鏈路，但是相對于服務器節點的每個規模，底層架構或多或少地保持同步變化。
讓我們先來看看傳統的Xeon E5和Xeon SP平臺，全面了解英特爾在2012年至2020年期間擁有先進的CPU計算、內存和互連功能時所使用的手段：
在每種情況下，我們都在觀察每代Xeon E5和Xeon SP中的頂級部分，這在芯片行業中通常被稱為頂級BIN部分。每代變體擁有最多的內核，并將該代系統的熱限制推到最高。
正如你所看到的，從2016年到2021年，英特爾已經采取了多種手段，但制造工藝一直停留在14納米，這顯然讓Xeon 芯片更大的同時制造成本也提高了，還導致英特爾阻礙核心數，實際上減少了高速緩存。時鐘速度也在一段時間內大幅下降，以幫助支付熱室的費用，來增加核心計數，而不是轉移到英特爾拖延已久的10納米制造工藝。時鐘指令（IPC）的改進（針對恒定時鐘速率和單內核進行標準化）通常也不會給人留下深刻印象。“Cascade Lake”Xeon實際上是“Skylake”Xeon，只有幾個不同的指令，隨著2020年初Cascade Lake-R的更新，AMD憑借“Rome”EPYC 7002處理器大獲關注，英特爾重新調整了雙插座Xeon SP-6200系列黃金版本，并在AMD的EPYC爬坡之前從Skylake生產線中獲得巨額利潤，然后大幅削減價格。（早在2017年9月的《the Huge Premium Intel Is Charging For Skylake xeon》，我們就討論過Skylake xeon的相對價格與之前Xeon相比有多高，這表明它顯然是盈利的。）
在英特爾服務器芯片的歷史上，這已經不是第一次了。2014年的“Haswell”Xeon芯片在原始吞吐量性能方面比“Ivy Bridge”Xeon E5稍差（至少對于頂級芯片而言），Ice Lake Xeon SPS的成本也略高于Cascade Lake-R Xeon SPS，但比2019年的Cascade Lake Xeon SPS低得多。但Skylake芯片創下了英特爾再也回不去的高水平。從標價上看，英特爾對Skylake CPU的報價只有之前的“Broadwell”CPU的一半，這就是當你沒有競爭對手時會發生的事情。公平地說，機器之間的吞吐量增加了58.5%，這是值得的。（相對性能與IPC變化、核心數量和時鐘速度有關，并與2009年3月推出的四核“Nehalem”E5500處理器進行比較，這是自七年前推出the Next Platform以來一直采用的計算方法。）
為了使Skylake和Cascade Lake處理器對數據中心更有價值，AVX-512矢量引擎和第二代Fusion Multiply Add（FMA）單元被添加到Xeon核心中，PCI-Express控制器獲得了更多通道（即使它們沒有變得更快），內存速度也在幾代之間緩慢提升，QuickPath Interconnect（QPI）鏈路也是如此；更多的鏈接被添加到與兩個、四個或八個處理器連接得更緊密的NUMA節點上。設備的瓦數也在攀升，因為當運行速度需要加快時，它會加速升溫。
在CPU設計中平衡所有的這些壓力是一項嚴峻的挑戰，英特爾的芯片設計師們的一只手被綁在背后，另一只手戴著厚厚的太空手套，因為英特爾的代工廠無法及時生產出10納米、7納米和5納米芯片，并用于他們的架構。
坦率地說，對于始終需要最大限度地提高每美元每瓦性能的數據中心客戶來說，這是一件令人痛苦的事情，也是非常令人沮喪的事情。
隨著去年“Ice Lake” Xeon SPS的推出，我們看到了本可以在2017年或2018年用10納米工藝實現的產品。Ice Lake芯片為一年一度（或多或少）的路線圖奠定了基礎，服務器平臺跨越兩代Xeon SPS，并有望實現令人印象深刻的計算、內存、和互連，以及新一代IPC改進的健康劑量，以擴展chiplet架構在服務器CPU插槽中實現的核心數量。
在去年夏天的架構日上，英特爾提供了今年即將推出的“Sapphire Rapids” Xeon SPS的一些突出功能，這些功能將插入“Eagle Stream”服務器平臺。據我們所知，Xeon SP平臺的“高級平臺”不會像2019年的“Cascade Lake-AP”那樣，將兩個完整的處理器塞進一個插槽中。但有傳言稱，一個名為“Birch Stream”的AP平臺將于2024年和2025年分別推出“Granite Rapids”和“Diamond Rapids”處理器。
據報道，Granite Rapids雙核處理器被稱為“Sierra Forrest”，類似于AMD的Genoa Epyc 7004處理器的“Bergamo” ，針對那些希望在一個插槽中擁有最大數量內核的超scaler和云客戶。關鍵是，即使我們預計有大量的核心數量，英特爾似乎也會在一個封裝中將其增倍。IBM今年在Power10上也做了同樣的事情。這并不是一個新的想法，很早之前就有了，甚至可以追溯到互聯網熱潮時期，當時IBM、惠普和英特爾都將其服務器芯片的DCM投入該領域，以增加計算密度。
為了比較未來發布的Xeon SP處理器，我們忽略了這些AP以及那些將使用HBM內存來提高處理器內存帶寬的處理器，雖然這些都很重要，但主題的其他因素也很重要，例如包含各種加速器的封裝，而其他封裝則不包含。計算領域將會出現大規模定制，正如我們之前所指出的，這將意味著，相對于過去更加精簡的產品，任何特定的變化都會導致產量下降。Nehalem Xeon只有一個CPU，某些功能可能已經激活或未激活。在chiplet架構中，任何變化都是可能的。我們還認為英特爾最終將在服務器中混合使用大核和小核，即所謂的P核和E核（Performance and Efficient的縮寫），我們忽略了這一點，并考慮在未來的Xeon中只使用P核的芯片。
因此，與當前的Ice Lake Xeon SPS相比，我們對未來四代Xeon SPS的最佳猜測如下：
正如我們所說，任何加粗的紅色斜體都是我們的猜測。這是一個模板，我們將判斷英特爾實際做什么，預測可能做什么。
我們認為“Emerald Rapids” Xeon SP將在一年后推出，并對Eagle Stream平臺進行升級，它將是Sapphire Rapids的一個完整版本，所有的核心都被激活（或核心復雜的新芯片），并擁有更快的DDR5內存。鑒于核心數、時鐘速度和IPC的改進，我們預計Top Bin 56核Sapphire Rapids芯片的吞吐量將比Top Bin 40核Ice Lake芯片高出約67%，并進一步認為英特爾將把芯片的價格提高到10，000美元左右，并提供約26%的性價比。
這也引出了一個很好的觀點。在所有可以拉動的杠桿中，價格是最大的杠桿，也是最容易用力拉動的杠桿。如果AMD或ARM在性能或價格方面又或者兩方面都變得咄咄逼人，那么英特爾也不得不效仿。我們希望每個企業都能在芯片上賺更多的錢，并為芯片注入更多的性能，以證明更高的價格是合理的。這些芯片的制造成本會更高，所以為什么不呢？
我們預計高端的Xeon處理器會變得更貴，因為與過去10年的Xeon產品線相比，每一代提供的增量計算都將非常驚人。
Granite Rapids 和Diamond Rapids就是一個很好的例子。在去年的英特爾加速活動上，芯片制造商推出了Granite Rapids的模具模型，我們在本文的頂部展示了這張特寫圖片，在此重復一下：
這個模型顯示了兩個核心塊，每個有60個核，被HBM和高速緩存或PCI Express和內存控制器包圍。（我們認為是后者，而不是前者。）為了與AMD的Epyc芯片競爭，Granite Rapids必須擁有120個左右的內核，所以也許英特爾只是為了好玩才在演示中放了個復活節彩蛋。
有傳言稱，Diamond Rapids Xeon SP芯片中使用的“Lion Cove”核心的IPC將是Sapphire Rapids CPU中使用的“Golden Cove”核心的兩倍。
下面的圖表展示了IPC與Dothan核心架構的改進，Dothan核心架構在Opteron一代中保存了英特爾的cookie:
Golden Cove和Lion Cove內核之間的2X IPC似乎很難實現，但上表顯示了這兩個處理器的性能和價格/性能。預計Emerald Rapids Xeon SPS中的“Raptor Cove”內核中的IPC將比Sapphire Rapids Xeon SPS使用的Golden Cove內核中的IPC提高5%到10%，而我們只顯示了大約8%的中間值。為了實現2倍的飛躍，Granite Rapids和Diamond Rapids Xeon SPS中分別使用的Redwood Cove和Lion Cove內核，需要實現英特爾歷史上最大的IPC改進。
如果英特爾能做到這一點，并以合適的工藝刻蝕（自己或臺積電的）核心，盡可能將多的核心裝入一個封裝中，那么2024年和2025年的主流Xeon SP芯片將會令人印象深刻。如果一切如我們所料，一個頂級的Diamond Rapids處理器的價格將是頂級Sandy Bridge Xeon E5的6.3倍，但它擁有更多的18X核，提供65.6倍的吞吐量性能，并將單位性能成本降低了90.4%。
這些變化將徹底改變數據中心中CPU計算的性質。即使英特爾不這樣做，AMD和ARM也很有可能會這樣做。我們強烈懷疑，英特爾可能還需要一到兩代人的時間才能實現其看似崇高的目標，讓我們拭目以待。
