Sapphire Rapidsの予備機能が明らかに。56コア、64GB HBM2E、MCMデザイン

インテルのリークされたロードマップスライドは、インテルの次期第4世代Xeon Scalable「Sapphire Rapids」プロセッサについて分かっていることがまとめられており、いくつかの追加情報が記載されています。

インテルは、Sapphire RapidsプロセッサーとEagle Streamプラットフォームを革命的な製品と想定してきました。Sapphire Rapidsは、インテルのXe-HPC「Ponte Vecchio」コンピュートGPUと組み合わせて、AI+HPCのパラダイムに依存するインテル初のエクサスケール・スーパーコンピュータを駆動します。データセンターでは、データセンターのワークロードが変化しているため、新しいCPUは、まだ利用されていない多くの新技術を対応しなければなりません。Sapphire Rapidsは、マイクロアーキテクチャー、メモリー階層、プラットフォーム、さらには設計思想など、複数のレベルで従来のCPUとは根本的に異なります。

CPU「Sapphire Rapids」について

Sapphire RapidsのCPUは、4つの同一チップを隣り合わせに配置し、インテルのEMIB技術を用いてパックしたマルチチップモジュールデザイン（というかマルチチップレットモジュール）を採用します。各チップには、Alder Lake CPUに採用されているGolden Coveコアが14個搭載されています。しかし、これらのコアは、デスクトップ用のコアと比較して、データセンターやスーパーコンピュータ用に多くの機能が強化されています。

特にSapphire Rapidsでは、AMX（Advanced Matrix Extensions）、ディープラーニング用のAVX512_BF16拡張、CPUコアから適切な割り当てをオフロードするデータコピー・変換アクセラレータであるDSA（Intel's Data Streaming Accelerator）（NVMeコールは割高）、アーキテクチャ上のLBR（Last Branch Recording）、HLAT（ハイパーバイザーが管理する線形アドレス変換）などを対応します。Sapphire Rapidsがサポートする最大コア数は56ですが、44コア、28コア、24コアのモデルも当然あります。

メモリに関しては、Sapphire Rapidsは、HBM2E、DDR5、およびIntelのOptane Persistent Memory 300シリーズ（コードネームCrow Pass）の不揮発性DIMMを対応します。少なくとも一部のSapphire Rapids CPU SKUは、最大64GBのHBM2E DRAMを搭載し、ソケットあたり1TB/sの帯域幅を提供します。このパッケージが、CPUチップレットの隣に配置される個別のHBM2Eパッケージなのか、それともインテルのFoverosパッケージング技術を用いてCPUチップレットの下にスタックされるのかは分かりません。

また、このプロセッサーには、1チャネルあたり1モジュールをサポートする8つのDDR5-4800メモリチャネルが搭載されます（したがって、1ソケットあたり307.2GB/sの帯域幅を提供します）。今日では、1DPCでは限界があるように思われますが、最近発表されたサムスンの512GB RDIMMモジュールを使用しても、8チャネルで4TBのメモリを実現できますし、より大容量のDDR5モジュールも後に発売される予定です。

最後に、Sapphire Rapidsプロセッサーは、インテルのOptane Persistent Memory 300シリーズの3DXPointベースのモジュールと組み合わせることができ、既存の製品に比べて帯域幅が大幅に増加すると言われます。Optaneモジュールは、比較的安価なメモリを大量にCPUに近づけて、インメモリデータベースなどのアプリケーションを高速化するためのもので、インテルのパートナー企業の多くがこのモジュールを希望しています。しかし、2022年からインテルのために3D XPointをどの会社が生産するかが不明であることを考えると（マイクロンが3D XPointの生産から撤退し、プロジェクトを放棄しているため）、このようなモジュールが発売されるかどうかは全くわかりません。理論的には、Intelは次世代CPUでJEDEC規格の次期NVDIMMを検証することができるが、これは憶測に過ぎません。

インテルのSapphire Rapidsプロセッサーは、パフォーマンスに最適化された同社の10nm Enhanced SuperFin技術を用いて製造されます。この新しいCPUは、すべての利点をもたらす一方で、かなりの電力を必要とします。情報によると、最大TDPは350W（Ice Lake-SPの場合は270W）に達するとのことで、どのような冷却が必要になるのか疑問が残ります。一方、インテルの次期LGA4677ソケットは、おそらくCPUに大きな電力を供給することができるでしょう。

イーグル・ストリーム・プラットフォーム

多様なワークロードに対応するため、インテルのEagle Streamプラットフォームは、LGA4677ソケットを1つ、2つ、4つ、8つ対応します。1台のマシンで8個のCPUを使用することもあるHPCアプリケーション向けの高性能なSapphire Rapids SKUについては、冷却についても興味深いトピックとなります。一方、これらのCPUは、インテルのUPI 2.0インターフェースを採用し、データ転送速度は現在の11.2GT/sから16GT/sに向上します。各CPUは、最大4つのUPI 2.0リンク（おそらく外部リンク）を持ちます。

その他の機能強化に関しては、インテルのSapphire Rapidsプロセッサーは、32GT/sで最大80本のPCIe 5.0レーン（x16、x8、x4の分岐あり）を対応し、PCIe 4.0 x2リンクも搭載します。PCIe Gen5に加えて、CPUはCXL 1.1プロトコルをサポートし、CPU-デバイス間（アクセラレータ用）およびCPU-メモリー間（メモリー拡張およびストレージデバイス用）の通信を最適化します。

まとめ

Intel社が第4世代Xeon Scalable「Sapphire Rapids」プロセッサのサンプリングを開始したのは数ヶ月前のことであり、これまで知られていなかった多くの機能や性能（HBM2EのサポートやMCMの設計など）が、ここ数ヶ月の間に様々な非公式情報源から明らかになったのは驚くことではありません。実際、より多くのサーバーメーカーがこの新しいCPUにアクセスできるようになれば、さらに興味深いリーク情報が出てくることが予想されます。

残念ながら、これらのリーク情報はインテルが確認したものではなく、またインテルのリーク文書からの抜粋でもないため、一部の情報が間違っている可能性もあります。インテルのロードマップとされるスライドでは、少なくともサポートが予定されているSapphire Rapidsの機能の多くが確認されていますが、これらは2022年に出荷されるインテル製品の最終仕様ではないことに留意してください。

現時点では、このスライドの正当性を確認することはできませんが、この論文で明らかにされた情報のかなりの部分が実際に正しく、インテルまたはこの件を知る情報源によって確認されていることは確認できます。ただし、このスライドがどれくらい古いものなのかはわかりませんので、大目に見てください。