Analisi approfondita dei processori Intel Clearwater Forest “Xeon 6+”: con fino a 288 Darkmont E-core, 576 MB di cache e 18A con tecnologia Foveros D3D + EMIB 2.5D

Intel ha fornito ulteriori informazioni sulla sua prossima famiglia di CPU Xeon 6+ E-core, nota come Clearwater Forest, che vanta un numero impressionante di core, fino a 288 core di nuova generazione.

Presentazione di Intel Clearwater Forest: 288 Darkmont E-core di nuova generazione per server di elaborazione ad alta densità

Sulla scia dei progressi compiuti dal suo predecessore, Sierra Forest, la prima CPU Xeon dedicata E-Core che offriva una maggiore densità di elaborazione insieme a prestazioni più efficienti, Intel sta facendo progressi significativi con Clearwater Forest. Questo segna una notevole evoluzione nella gamma Xeon di Intel, che ora è organizzata in famiglie separate per Performance Core (P-Core) ed Efficient Core (E-Core).

Clearwater Forest segna l’inizio della seconda generazione di CPU esclusivamente E-Core con marchio Xeon 6+.

Presentazione delle CPU Intel Xeon 6+ e Intel Xeon 6, precedentemente note con i nomi in codice Granite Rapids e Sierra Forest.

Tecnologia avanzata: Intel 18A, RibbonFET e Power Via con Foveros Direct3D

Con Clearwater Forest, Intel sta potenziando la sua architettura disaggregata e le sue soluzioni di packaging avanzate. Questa nuova struttura di chip utilizza un design multistrato con vari chiplet e componenti, a dimostrazione della competenza ingegneristica di Intel.

Schermata con i dettagli della CPU del server Intel Clearwater Forest con caratteristiche come 288 E-core e Intel 18A.

L’architettura Clearwater Forest integra dodici tile EMIB utilizzando la tecnologia di packaging 2.5D. Questa configurazione collega tre tile base attivi, due tile I/O e un totale di dodici tile di elaborazione. I tile I/O sono costruiti sul nodo Intel 7, i tile base attivi utilizzano il nodo di processo Intel 3 e i chiplet di elaborazione sono prodotti con l’innovativa tecnologia Intel 18A.

Diagramma dell'architettura di Clearwater Forest che mostra il tile Compute 12x con Intel 18A e altri componenti.

Ogni chiplet di elaborazione, caratterizzato dal design Darkmont E-Core, è realizzato utilizzando il nodo di processo 18A che impiega la tecnologia RibbonFET, ottimizzando l’efficienza energetica attraverso una ridotta capacità di gate. Inoltre, il processo 18A vanta un’impressionante densità di celle di oltre il 90% e facilita un migliore routing del segnale attraverso i rail di alimentazione posteriori, riducendo significativamente le perdite di energia del 4-5%.

Infografica sul processo Intel 18A che evidenzia vantaggi come una maggiore densità cellulare.

La tecnologia RibbonFET migliora la gestione della corrente elettrica e riduce le perdite di potenza, con notevoli vantaggi in termini di prestazioni. Questa innovazione consente un controllo più preciso delle correnti elettriche mantenendo tensioni operative inferiori, con conseguenti lunghezze di gate più corte che contribuiscono a una riduzione del 20% del consumo energetico per transistor.

Diagramma della tecnologia RibbonFET con caratteristiche evidenziate come il controllo della corrente elettrica.

Le caratteristiche principali della tecnologia RibbonFET includono:

Miniaturizzazione avanzata dei componenti dei chip per CPU ad alta densità
Controllo preciso delle correnti elettriche nel canale del transistor
Prestazioni migliorate per watt ed efficienza operativa
Parametri sintonizzabili abilitati tramite larghezze del nastro e vari tipi di tensione di soglia

La tecnologia PowerVia integra RibbonFET aumentando l’utilizzo standard delle celle fino al 10% e le prestazioni ISO-power del 4%.Questo approccio incanala l’energia da sotto il silicio, migliorando le prestazioni complessive del chip.

Diagramma Intel PowerVia che illustra le caratteristiche principali.

I punti salienti della tecnologia PowerVia includono:

Riduzione della congestione nella distribuzione dell’energia, con conseguente aumento delle prestazioni complessive del chip
Ridistribuzione dei metalli del passo del corso per ottimizzare il layout
Integrazione del die sul retro per una gestione efficiente dell’alimentazione
TSV su scala nanometrica per una migliore distribuzione dell’energia
Capacità di routing del segnale superiori
Densità cellulare superiore al 90% per un utilizzo ottimizzato dello spazio

Inoltre, Clearwater Forest sarà la prima azienda ad alto volume a utilizzare Foveros Direct3D, un’innovativa soluzione di packaging che collega efficacemente le tile di elaborazione e I/O sulle tile attive di base. Questa tecnologia riduce al minimo il consumo energetico con un bump pitch di 9 µm, consentendo un trasferimento dati efficiente tra le tile.

La seguente panoramica della costruzione 3D illustra l’architettura della CPU Clearwater Forest Xeon 6+:

Diagramma di costruzione 3D di Intel Clearwater Forest con chiplet etichettati.

Esplorando le tre tessere principali della foresta di Clearwater

L’architettura di Clearwater Forest è composta da tre tile principali: il Compute Tile, il I/O Tile e il Base Tile.

Tile I/O di Clearwater Forest

Questa tessera utilizza la tecnologia di processo Intel 7 e integra otto acceleratori in due pacchetti, tra cui Intel Quick Assist Technology, Intel Dynamic Load Balancer, Intel Data Streaming Accelerator e Intel In-Memory Analytics Accelerator, per un totale di 16 acceleratori.

Diagramma dell'architettura Intel I/O Tile con dettagli tecnologici.

Ogni modulo I/O è dotato di 48 linee PCIe Gen 5.0 (per un totale di 96), 32 linee CXL 2.0 (per un totale di 64) e 96 linee UPI 2.0 (per un totale di 192).Pur rimanendo invariato rispetto a Granite Rapids, questo design rappresenta un significativo miglioramento rispetto a Sierra Forest.

Piastrella di base Clearwater Forest

Il Base Tile, collegato tramite EMIB ai Compute Tile soprastanti, utilizza la tecnologia di processo Intel 3 per ospitare tre Base Tile. Ciascuno di questi Base Tile contiene quattro controller di memoria DDR5, per un totale di 12 canali di memoria. Inoltre, forniscono un LLC condiviso con 48 MB per ogni Compute Tile, per un totale di 576 MB di LLC on-package.

Tile di calcolo Clearwater Forest

I tile di calcolo rappresentano l’aspetto più avanzato di Clearwater Forest, grazie alla nuova tecnologia di processo 18A. Ogni tile è strutturato con sei moduli, ognuno dei quali ospita quattro Darkmont E-Core, per un totale di 24 E-Core per tile di calcolo e 288 E-Core in tutti e dodici i tile.

Diapositiva dell'Intel Tech Tour che mostra l'architettura Compute Tile con dettagli sui moduli e sugli E-core.

Infografica sull'architettura Intel Compute Tile che illustra le specifiche.

Architettura Intel Compute Tile che evidenzia le specifiche del core.

Diagramma dell'architettura Intel Compute Tile che illustra nel dettaglio gli E-core Darkmont.

Inoltre, ogni modulo include 4 MB di cache L2, che si traducono in 24 MB per tile di calcolo e un totale di 288 MB di cache L2 distribuiti su dodici tile. Se combinato con la cache LLC, l’intero chip raggiunge gli 864 MB di cache.

12x Compute Tile (Intel 18A)
3x tessere base attive (Intel 3)
2x Intel I/O Tile (Intel 7)
12x tessere EMIB (EMIB 2.5D)

Uno sguardo approfondito a Darkmont E-Core

Ora approfondiamo l’argomento del Darkmont E-Core, impiegato anche nelle CPU client Panther Lake.

Diapositiva Intel intitolata "Darkmont E-core Deep Dive" di Stephen Robinson, membro Intel.

Sebbene l’architettura Darkmont presenti delle somiglianze con il design Skymont presente nelle CPU Lunar Lake e Arrow Lake, rappresenta un miglioramento sostanziale rispetto a Crestmont.

Diagramma Intel intitolato "Darkmont E-core" con sezioni etichettate.

Tra i miglioramenti più significativi nel core di Darkmont figurano un blocco di predizione aggiornato con 128 byte, un recupero delle istruzioni migliorato e una microarchitettura a 9 livelli che vanta un’unità di decodifica più ampia, che incorpora il 50% in più di cluster di decodifica rispetto a Crestmont. Altri miglioramenti includono una maggiore capacità della coda Uop e una cache delle istruzioni più raffinata.

Diagramma del motore Intel Darkmont E-core fuori servizio con evidenziate le funzionalità di allocazione e ritiro.

Intel ha anche migliorato l’Out-of-Order Engine (OOE).Presenta un’allocazione a 8 livelli e un meccanismo di ritiro a 16 livelli per una gestione più rapida delle risorse, oltre a una capacità di finestra out-of-order più consistente, pari a 416 voci.

L’espansione sulle porte di dispatch ha raggiunto quota 26, con lo Scalar Engine dotato di 8 ALU Integer, mentre il Vector Engine include 4 ALU float, ottimizzando le prestazioni su più attività di esecuzione.

Display del motore di esecuzione Intel che illustra le caratteristiche del Darkmont E-core.

I miglioramenti del sottosistema di memoria riflettono un aggiornamento completo: ora è possibile raddoppiare la larghezza di banda della cache L2 e accelerare i trasferimenti da L1 a L1, migliorando l’efficienza della comunicazione dei dati.

Grazie all’eliminazione dei trasferimenti di dati esterni, la cache L2 può ora accedere direttamente ai dati tramite la cache L1. Anche la frequenza di clock di convinzione è migliorata, passando da 16 a 32 byte per ciclo di clock.

Tabella comparativa delle architetture Crestmont e Darkmont E-Core.

In conclusione, i Darkmont E-Core presenti nella Clearwater Forest offrono un aumento delle prestazioni fino al 90% rispetto allo Xeon 6780E ‘Sierra Forest’ a 144 core, ottenendo anche un aumento del 23% dell’efficienza su carichi diversi e supportando un consolidamento dei server fino a 8:1 con un costo totale di proprietà (TCO) inferiore.

Metriche di prestazione iniziali

Intel ha pubblicato statistiche preliminari sulle prestazioni delle CPU Clearwater Forest ‘Xeon 6+’, presentando confronti sia con i chip Xeon 6700E ‘Sierra Forest’ a 144 core sia con i chip Xeon 6900E a 288 core non ancora rilasciati.

Grafico che confronta le metriche delle prestazioni di Clearwater Forest e Sierra Forest.

A differenza del Sierra Forest (Xeon 6780E) a 144 core che opera a 330 W, la variante Clearwater Forest con 288 core e un TDP di 450 W dimostra un TDP notevolmente inferiore del 36, 3%, con un numero di core raddoppiato, raggiungendo prestazioni superiori del 112, 7% e un’efficienza migliorata del 54, 7% per watt.

Rispetto al chip Sierra Forest a 288 core, che gestisce un TDP di 500 W, Clearwater Forest mantiene un TDP inferiore dell’11%, offrendo al contempo prestazioni migliori del 17% e prestazioni per watt aumentate del 30%.

Metriche di prestazioni ed efficienza delle CPU Darkmont e Crestmont.

Queste prestazioni elevate sono dovute agli avanzati E-Core Darkmont, che garantiscono un incremento del 17% nell’IPC. La piattaforma Clearwater Forest introduce quindi prestazioni migliorate di 1, 9 volte, un incremento del 23% dell’efficienza e supporta rapporti di consolidamento server sostanziali rispetto ai sistemi Xeon obsoleti.

Specifiche per CPU e piattaforma Intel Xeon 6+

Le CPU “Xeon 6+” di Clearwater Forest utilizzeranno il socket LGA 7529, utilizzabile sia in configurazione 1S che 2S. Si tratta dello stesso socket utilizzato dalle CPU Xeon 6900P “Granite Rapids-AP”.Questi chip opereranno con un TDP compreso tra 300 e 500 W, rispecchiando i parametri operativi degli Xeon 6700E e 6900P, che dispongono di 144 core.

Schermata che evidenzia le specifiche tecniche e le caratteristiche di Intel Clearwater Forest.

Queste CPU supporteranno fino a 12 canali di memoria DDR5 con velocità fino a 8000 MT/s, oltre a supportare fino a 6 collegamenti UPI 2.0 (fino a 24 GT/s), fino a 96 corsie PCIe Gen 5.0 e fino a 64 corsie CXL 2.0.

In termini di funzionalità di sicurezza, l’architettura include Intel Software Guard Extensions (SGX) e Intel Trust Domain Extensions (TDX).Inoltre, la gestione energetica è migliorata dalle tecnologie Intel Application Energy Telemetry (AET) e Turbo Rate Limiter. Le CPU Clearwater Forest supporteranno Advanced Vector Extensions 2 (AVX2) con funzionalità VNNI e INT8.

Intel Xeon 6+ è dotato di 288 E-core e capacità di memoria DDR5.

In sintesi, ecco come si confronta Clearwater Forest “Xeon 6+” con Sierra Forest “Xeon 6”:

Fino a 2 volte il numero di core
Miglioramento IPC del 17% per core
Più di 5 volte la cache dell’ultimo livello
4 canali di memoria aggiuntivi
Altri 2 link UPI
Velocità di memoria aumentata del 20%

Confronto tra le specifiche di Intel® Xeon 6700E e Clearwater Forest.

Il lancio previsto delle CPU Intel Clearwater Forest “Xeon 6+” è previsto per la seconda metà del 2026; si prevede che ulteriori dati sulle prestazioni e approfondimenti saranno svelati prima del rilascio.

Panoramica delle famiglie di CPU Intel Xeon (preliminare):

Marchio di famiglia	Diamond Rapids	Foresta di Clearwater	Rapide di granito	Foresta della Sierra	Rapide di Smeraldo	Rapide di Zaffiro	Ice Lake-SP	Cooper Lake-SP	Cascade Lake-SP/AP	Skylake-SP
Nodo di processo	Da definire	Intel 18A	Intel 3	Intel 3	Intel 7	Intel 7	10nm+	14nm++	14nm++	14nm+
Nome della piattaforma	Intel Oak Stream	Intel Birch Stream	Intel Birch Stream	Intel Mountain Stream/Intel Birch Stream	Intel Eagle Stream	Intel Eagle Stream	Intel Whitley	Intel Cedar Island	Intel Purley	Intel Purley
Architettura di base	Panther Cove-X	Darkmont	Redwood Cove	Sierra Glen	Raptor Cove	Baia d’oro	Sunny Cove	Lago Cascade	Lago Cascade	Skylake
MCP (Multi-Chip Package) WeUs	SÌ	SÌ	SÌ	SÌ	SÌ	SÌ	NO	NO	SÌ	NO
PRESA	LGA XXXX / 9324	LGA 4710 / 7529	LGA 4710 / 7529	LGA 4710 / 7529	LGA 4677	LGA 4677	LGA 4189	LGA 4189	LGA 3647	LGA 3647
Numero massimo di core	Da definire	Fino a 288	Fino a 128	Fino a 288	Fino a 64?	Fino a 56	Fino a 40	Fino a 28	Fino a 28	Fino a 28
Numero massimo di fili	Da definire	Fino a 288	Fino a 256	Fino a 288	Fino a 128	Fino a 112	Fino a 80	Fino a 56	Fino a 56	Fino a 56
Cache L3 massima	Da definire	Da definire	480 MB L3	108 MB L3	320 MB L3	105 MB L3	60 MB L3	38, 5 MB L3	38, 5 MB L3
Supporto di memoria	Fino a 16 canali DDR5?	Fino a 12 canali DDR5-8000	Fino a 12 canali DDR5-6400/MCR-8800	Fino a 12 canali DDR5-6400	Fino a 8 canali DDR5-5600	Fino a 8 canali DDR5-4800	Fino a 8 canali DDR4-3200	Fino a 6 canali DDR4-3200	DDR4-2933 a 6 canali	DDR4-2666 a 6 canali
Supporto PCIe Gen	PCIe 6.0?	PCIe 5.0 (96 corsie)	PCIe 5.0 (136 corsie)	PCIe 5.0 (88 corsie)	PCIe 5.0 (80 corsie)	PCIe 5.0 (80 corsie)	PCIe 4.0 (64 corsie)	PCIe 3.0 (48 corsie)	PCIe 3.0 (48 corsie)	PCIe 3.0 (48 corsie)
Gamma TDP (PL1)	Da definire	Fino a 500W	Fino a 500W	Fino a 350W	Fino a 350W	Fino a 350W	105-270 W	150W-250W	165W-205W	140W-205W
DIMM Optane 3D Xpoint	Da definire	N / A	Passo Donahue	N / A	Crow Pass	Crow Pass	Passo Barlow	Passo Barlow	Passo Apache	N / A
Concorrenza	AMD EPYC Venezia	AMD EPYC Torino	AMD EPYC Torino	AMD EPYC Bergamo	AMD EPYC Genova ~5nm	AMD EPYC Genova ~5nm	AMD EPYC Milano 7nm+	AMD EPYC Roma 7nm	AMD EPYC Roma 7nm	AMD EPYC Naples 14nm
Lancio	2025-2026	2026	2024	2024	2023	2022	2021	2020	2018	2017