1.8nm制程、288核！英特尔CPU大招挤爆牙膏，豪赌3D封装

芯东西 2025-10-09 21:21

1.8nm制程、288核！英特尔CPU大招挤爆牙膏，豪赌3D封装图1

新制程、3D封装、核心翻倍。
作者 |  ZeR0
编辑 |  漠影
芯东西10月9日报道，刚刚，英特尔预览了首款采用英特尔Intel 18A制程节点的至强服务器处理器——至强6+（代号Clearwater Forest），预计将于2026年上半年推出。
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这是英特尔迄今最高效的服务器处理器，最多有288个新一代Darkmont E核（能效核），拥有更大的缓存、更快的能效核和更大的内存带宽，密度、吞吐量和功率效率方面均有显著提升，最大TDP为300-500W。
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就在上周，英特尔在亚利桑那州向芯东西等媒体详细讲解了Clearwater Forest的技术细节。
与上一代至强6700E相比，Clearwater Forest的E核数量翻倍，每核心每周期指令数（IPC）提升17%，拥有超过5倍的末级缓存（576MB），增加4个内存通道、2个UPI链接，DDR5带宽高达8000MT/s。
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英特尔希望以更具成本效益的方式，将服务器CPU引入新一代制程技术。
Clearwater Forest采用Intel 18A制程（1.8nm级）和Foveros Direct 3D封装，是英特尔首款采用3D架构的至强处理器。
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上层的12个计算tile采用Intel 18A制程；中间3个基础tile采用Intel 3，2个I/O tile采用Intel 7。
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下面仍用EMIB 2.5D技术封装粘合（缓存和互连结构分布在底部）。
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Intel 18A通过RibbonFET晶体管和PowerVia背面供电两大创新技术来显著提升能效与性能。
RibbonFET是全环绕栅极（GAA）晶体管架构，采用由栅极完全环绕、垂直堆叠的带状沟道，实现了更好的电流控制能力，并提供更强的驱动电流。
这种新型晶体管技术能够在实现晶体管进一步微缩的同时减少漏电问题发生，提高晶体管密度、能效、最小电压（Vmin）操作和静电性能，还实现了更高的灵活性。
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PowerVia背面供电技术解决了传统设计中混合信号线和电源线会争夺空间资源、造成拥塞的问题，将电源线移到晶体管背面，所有信号布线在正面，实现两者分离。这种创新带来单元利用率和密度提升多达10%，性能提升4%。
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Foveros Direct 3D封装可将采用不同工艺节点、不同功能的芯片模块垂直堆叠，bump pitch间距仅为9μm，通过铜与铜直接键合，能高效地在顶层与底层之间完成所有信号处理任务，实现更高互连带宽和更低功耗。
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聚焦到SoC架构来看，左右两侧是I/O tile，中间有3个基础tile，每个基础tile上堆叠了4个计算tile（蓝色区域）。
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Clearwater Forest的I/O tile架构复用至强6设计，每tile有8个加速器、48个PCIe 5.0通道、32个CXL 2.0通道、96个UPI 2.0通道。
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每个基础tile有192MB末级缓存、4个DDR5内存通道，每个计算tile有48MB末级缓存。
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从下图可以看到，每个计算tile有6个模块，每个模块包含4个Darkmont E核、4MB共享L2缓存，因此每个计算tile有24个E核。
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每个基础die上有4个计算tile，共有96个E核。整个封装里有3个基础tile，总计288个Darkmont E核。
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与同样基于E核的Sierra Forest相比，新一代Darkmont E核有以下特点：
    • 大64KB指令集缓存
    • 精准&增强分支预测，提升约30%（提高整体准确性）
    • 多50%的指令集带宽（3 x 32bit）
    • 3 x 3-wide无序解码器
    • 每个周期可以同时处理8条指令，最多可按序完成并退出16条指令（提供数据并行）
    • 处理器乱序执行窗口的大小为416（发现数据并行）
    • 执行端口数量增加到26个（执行数据并行）
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    Darkmont E核在前端、乱序执行核心、后端执行端口三个阶段均有优化，使IPC显著增长。
    前端负责指令的预处理工作，包括指令预取、跳转预测和译码等环节；乱序执行核心负责指令的调度和并行执行；在后端，执行端口负责指令的最终执行。
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    内存子系统中，L2未命中缓冲区的大小翻倍，使其能够存储128个未命中数据。
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    与Crestmont E核对比，Darkmont E核的每瓦性能曲线更高。至强6+的性能可达到至强6780E性能的1.9倍，能效提升23%。
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    跟288核的Sierra Forest相比，Clearwater Forest性能可提升17%，每瓦性能可提升30%。
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    一座已运营5年的数据中心，拥有基于第二代至强的70个机架、1400台服务器。实现相同性能，改用Clearwater Forest只需20个机架、180台服务器，服务器整合率达到8:1，可节省750kW的功耗、提供3.5倍的每瓦性能。
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    随着下游任务日趋多元，数据中心需要具备更高的灵活性。
    延续至强6的分离式模块化设计，英特尔至强6+在更先进的制程节点上打造出更小的计算单元，以更精巧的尺寸设计出更具成本效益的芯片，同时提升能效和性能表现，这为数据中心服务器带来了颇具竞争力的新选择。
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