Intel представила Xeon E-Core Clearwater Forest

На конференции Hot Chips 2025 компания Intel представила новое поколение серверных процессоров Xeon на базе энергоэффективных ядер — новинки получили кодовое название Clearwater Forest. Решения базируются на техпроцессе Intel 18A, а флагманские решения имеют до 288 ядер на архитектуре Darkmont.

Семейство процессоров Xeon E-Core Clearwater Forest уже в ближайшее время появится в ассортименте готовых серверных решений партнеров компании Intel. Аналогично тому, как линейка Xeon 6 была разделена на P-Core и E-Core (Granite Rapids и Sierra Forest), следующее поколение Xeon будет разделено на линейки P-Core “Diamond Rapids” и E-Core “Clearwater Forest”. Семейство P-Core будет оптимизировано для достижения высочайшей производительности и будет задействовано в ресурсоемких вычислительных задачах, таких как искусственный интеллекта, в то время как семейство E-Core оптимизировано для достижения баланса между эффективностью и производительностью, что характерно для задач, требующих широких возможностей горизонтального масштабирования.

Описание серверного центрального процессора Intel Clearwater Forest. Источник: Intel.

В своей презентации на Hot Chips 2025 Intel сообщила, что процессоры Xeon Clearwater Forest будут производиться по новейшему техпроцессу 18A, который также используется в пользовательских центральных процессорах Panther Lake — их выход запланирован на конец 2025 года. Основные характеристики нового процессора Xeon E-Core включают:

• Техпроцесс Intel 18A: повышенная производительность и энергоэффективность;
• Новая архитектура энергоэффективных ядер Intel: увеличение IPC, адаптированное для техпроцесса 18A;
• Технология Intel Foveros Direct 3D: более короткие и энергоэффективные маршруты, увеличенный LLC;
• Новый контроллер памяти: 12-канальная память DDR5-8000.

Также известно, что процессор Intel Clearwater Forest использует технологию Backside Power Delivery в сочетании с транзисторами типа Gate-all-around. Техпроцесс 18A и пул новых технологий позволяет снизить емкость затвора, что повышает энергоэффективность базовой логики, увеличить плотность ячеек при коэффициенте использования более 90%, а также улучшить маршрутизацию сигналов, что помогает уменьшить задержку RC, увеличить эффективность CPU и снизить потери при подаче питания на 4–5%. В области архитектурных улучшений процессоры Clearwater Forest используют платформу Darkmont E-Core, которая является развитием архитектуры Sierra Glen E-Core, применяемой в процессорах Sierra Forest. 

В основе процессора лежат кэш-инструкции объемом 64 КБ, три декодера инструкций, которые обеспечивают на 50% большую пропускную способность благодаря девяти декодированиям за цикл, а также более точный предсказатель ветвлений, вероятно использующий расширенные истории ветвлений и структуры большего размера. Движок внеочередного выполнения также был улучшен: теперь поддерживается 8 потоков (увеличение на 60%), а также 16 потоков для спекулятивного выполнения (увеличение в 2 раза). Размер окна внеочередного выполнения увеличен на 60% и составляет 416 записей, а количество портов выполнения увеличено на 50% по сравнению с предыдущим поколением. 

Исполнительный блок имеет 26 исполнительных портов для различных нагрузок, а выделенное аппаратное обеспечение обеспечивает повышенную эффективность. Целочисленные и векторные исполнительные модули увеличены в 2 раза, модуль генерации адресов загрузки увеличен в 1,5 раза, а модуль генерации адресов сохранения — в 2 раза. Пропускная способность памяти увеличена на 50% до трех потоков, в то время как пропускная способность двух потоков осталась неизменной. Более раннее выполнение операций помогает значительно сократить задержки. Глубокая буферизация поддерживает до 128 невыполненных операций L2 (увеличение в 2 раза). В Clearwater Forest также используются усовершенствованные механизмы предвыборки, а список особых функций Xeon E-Core включает:

• ECC кэша L1;
• Поддержка “отравления” данных для машинного обучения;
• Вывод ошибок MCE;
• Вывод ошибок (MLE);
• 52-битные физические адреса;
• Механизм блокировки ядер.

Intel также использует новую модульную архитектуру в процессорах Xeon E-Core Clearwater Forest. Она включает 4 МБ унифицированного кэша L2 с задержкой 17 циклов на четырехъядерный кластер, что в сумме дает 288 МБ кэша L2. Кэш L2 также обеспечивает значительно более высокую пропускную способность — до 2-кратного увеличения или 400 ГБ/с. Согласно данным Intel, прирост IPC составляет 17%. Каждое ядро имеет пропускную способность 200 ГБ/с к кэшу L2, а кластеры взаимодействуют через межсоединения с пропускной способностью 35 ГБ/с.

При создании Clearwater Forest Intel использовала трехмерную архитектуру с 12 процессорными чиплетами, изготовленными по техпроцессу 18A. Они расположены на трех отдельных плитках, в которые интегрированы системы Fabric, LLC, контроллеры памяти, кристалл ввода-вывода, изготовленные по техпроцессу Intel 3. На межчиповом модуле расположены два чиплета ввода-вывода на базе Intel 7 с высокой пропускной способностью, системой Fabric и ускорителями вычислений. Связь компонентов осуществляется с помощью межсоединений Intel EMIB. Таким образом, общая конфигурация включает 12 чиплетов E-Core (Intel 18A), 3 базовые плитки (Intel 3), 2 чипа ввода-вывода (Intel 7). В Clearwater Forest также используется монолитная когерентная сеть с более короткими маршрутами, управляемыми ресурсами Metal и межсоединениями с высокой плотности для повышения энергоэффективности.

В конце конференции Intel также рассказала о производительности двухсокетной конфигурации на базе процессоров Clearwater E-Core Xeon. Процессоры поддерживают 12-канальную память DDR5-8000 емкостью до 3 ТБ в двухсокетном сервере с пропускной способностью памяти до 1300 ГБ/с. Для сравнения: Intel Sierra Forest поддерживает до 12 каналов памяти DDR5-6400. Платформа также поддерживает 96 линий PCIe 5.0 на один чип и 64 линии CXL, 144 линии UPI (576 ГБ/с), а в конфигурации с 576 ядрами и 1152 МБ LLC обеспечивает пропускную способность до 59 TFLOPS, что эквивалентно 5000 ГБ/с. Ожидается, что семейство процессоров Intel Clearwater Forest Xeon поступит в продажу в ближайшие кварталы 2025 года.