「重磅」英特爾發布關於全新架構和技術的重要內容

加州聖克拉拉，2018年12月12日——在英特爾「架構日」活動中，英特爾高管、架構師和院士們展示了下一代技術，並介紹了英特爾在驅動不斷擴展的數據密集型工作負載方面的戰略進展，從而為PC和其他智能消費設備、高速網絡、無處不在的人工智慧（AI）、雲數據中心和自動駕駛汽車提供支持。

同時，英特爾展示了一系列處於研發中的基於10納米的系統，將用於PC、數據中心和網絡設備；並預覽了其他針對更廣泛工作負載的技術。

英特爾還分享了聚焦於六個工程領域的技術戰略，對這些領域的重大投資和技術創新，將推動技術和用戶體驗的飛躍。

這六大工程領域包括：先進的製造工藝和封裝；可加速人工智慧和圖形等專門任務的新架構；超高速內存；超微互連；嵌入式安全功能；以及為開發者統一和簡化基於英特爾計算路線圖進行編程的通用軟體。

這些技術共同為更加多元化的計算時代奠定了基石，到2022年，潛在市場規模將超過3000億美元¹。

英特爾架構日上發布的重點內容包括：

業界首創的邏輯晶片3D堆疊：英特爾展示了名為「Foveros」的全新3D封裝技術，該技術首次引入了3D堆疊的優勢，可實現在邏輯晶片上堆疊邏輯晶片。

Foveros為整合高性能、高密度和低功耗矽工藝技術的器件和系統鋪平了道路。

Foveros有望首次將晶片的堆疊從傳統的無源中間互連層和堆疊存儲晶片擴展到高性能邏輯晶片，如CPU、圖形和人工智慧處理器。

該技術提供了極大的靈活性，因為設計人員可在新的產品形態中「混搭」不同的技術專利模塊與各種存儲晶片和I/O配置。

並使得產品能夠分解成更小的「晶片組合」，其中I/O、SRAM和電源傳輸電路可以集成在基礎晶片中，而高性能邏輯「晶片組合」則堆疊在頂部。

英特爾預計將從2019年下半年開始推出一系列採用Foveros技術的產品。

首款Foveros產品將整合高性能10nm計算堆疊「晶片組合」和低功耗22FFL基礎晶片。

它將在小巧的產品形態中實現世界一流的性能與功耗效率。

繼2018年英特爾推出突破性的嵌入式多晶片互連橋接（EMIB）2D封裝技術之後， Foveros將成為下一個技術飛躍。

全新Sunny Cove CPU架構：英特爾推出了下一代CPU微架構Sunny Cove，旨在提高通用計算任務下每時鐘計算性能和降低功耗，並包含了可加速人工智慧和加密等專用計算任務的新功能。

明年晚些時候，Sunny Cove將成為英特爾下一代伺服器（英特爾®至強®）和客戶端（英特爾®酷睿™）處理器的基礎架構。

Sunny Cove的功能特性包括：

• 增強的微架構，可並行執行更多操作。

• 可降低延遲的新算法。

• 增加關鍵緩衝區和緩存的大小，可優化以數據為中心的工作負載。

• 針對特定用例和算法的架構擴展。

例如，提升加密性能的新指令，如矢量AES和SHA-NI，以及壓縮/解壓縮等其它關鍵用例。

Sunny Cove能夠減少延遲、提高吞吐量，並提供更高的並行計算能力，有望改善從遊戲到多媒體到以數據為中心的應用體驗。

下一代圖形卡：英特爾推出全新的第11代集成圖形卡，配備64個增強型執行單元，比此前的英特爾第9代圖形卡（24個EU）多出一倍，旨在打破每秒1萬億浮點運算次數（1 TFLOPS）的壁壘。

從2019年開始，新的集成圖形卡將與10納米處理器一起交付。

與英特爾第9代圖形卡相比，新的集成圖形卡架構有望將每時鐘計算性能提高一倍。

憑藉高於每秒1萬億浮點運算次數的性能，該架構旨在提高遊戲的可玩性。

與英特爾第9代圖形卡相比，英特爾在此次活動上展示的第11代圖形卡幾乎將一款流行的照片識別應用程式的性能提高了一倍。

第11代圖形卡預計還將採用業界領先的媒體編碼器和解碼器，在有限的功耗配額下支持4K視頻流和8K內容創作。

第11代圖形卡還將採用英特爾®自適應同步技術，為遊戲提供流暢的幀速率。

英特爾還重申了在2020年推出獨立圖形處理器的計劃。

「One API」軟體：英特爾宣布推出「One API」項目，以簡化跨CPU、GPU、FPGA、人工智慧和其它加速器的各種計算引擎的編程。

該項目包括一個全面、統一的開發工具組合，以將軟體匹配到能最大程度加速軟體代碼的硬體上。

公開發行版本預計將於2019年發布。

內存和存儲：英特爾介紹了英特爾®傲騰™技術以及相關產品的最新情況。

英特爾®傲騰™數據中心級持久內存作為一款新產品，集成了內存般的性能以及數據的持久性和存儲的大容量。

這項革命性的技術通過將更多數據放到更接近CPU的位置，使應用在人工智慧和大型資料庫中的更大量的數據集能夠獲得更快的處理速度。

其大容量和數據的持久性減少了對存儲進行訪問時的時延損失，從而提高工作負載的性能。

英特爾傲騰數據中心級持久內存為CPU提供緩存行（64B）讀取。

一般來說，當應用把讀取操作定向到傲騰持久內存或請求的數據不在DRAM中緩存時，傲騰持久內存的平均空閒讀取延遲大約為350納秒。

如果實現規模化，傲騰數據中心級固態盤的平均空閒讀取延遲約為10,000納秒（10微秒），這將是顯著的改進2。

在一些情況下，當請求的數據在DRAM中時，不管是通過CPU的內存控制器進行緩存還是由應用所引導，內存子系統的響應速度預計與DRAM相同（小於100納秒）。

英特爾還展示了基於英特爾1 TB QLC NAND裸片的固態盤如何把更多海量數據從硬碟遷移到固態硬碟，從而可以更快訪問這些數據。

英特爾傲騰固態盤與QLC NAND固態盤相結合，將降低對最常用數據的訪問延遲。

總體來說，這些對平台和內存的改進重塑了內存和存儲層次結構，從而為系統和應用提供了完善的選擇組合。

深度學習參考堆棧（Deep Learning Reference Stack）：英特爾宣布推出深度學習參考堆棧（Deep Learning Reference Stack），這是一個集成、高性能的開源堆棧，基於英特爾®至強®可擴展平台進行了優化。

該開源社區版本旨在確保人工智慧開發者可以輕鬆訪問英特爾平台的所有特性和功能。

深度學習參考堆棧經過高度調優，專為雲原生環境而構建。

該版本可以降低集成多個軟體組件所帶來的複雜性，幫助開發人員快速進行原型開發，同時讓用戶有足夠的靈活度打造定製化的解決方案。

• 作業系統：Clear Linux * 作業系統可根據個人開發需求進行定製，針對英特爾平台以及深度學習等特定用例進行了調優；

• 編排：Kubernetes*可基於對英特爾平台的感知，管理和編排面向多節點集群的容器化應用；

• 容器：Docker*容器和Kata*容器利用英特爾®虛擬化技術來幫助保護容器；

• 函數庫：英特爾® 深度神經網絡數學核心函數庫（MKL DNN）是英特爾高度優化、面向數學函數性能的數學庫；

• 運行時：Python*針對英特爾架構進行了高度調優和優化，提供應用和服務執行運行時支持；

• 框架：TensorFlow*是一個領先的深度學習和機器學習框架；

• 部署：KubeFlow*是一個開源、行業驅動型部署工具，在英特爾架構上提供快速體驗，易於安裝和使用。

在近日舉行的英特爾架構日活動上，英特爾公司處理器核心與視覺計算高級副總裁Raja Koduri介紹了英特爾在設計與工程模式方面的戰略性轉變。

這種轉變整合了一系列基礎構建模塊，包含英特爾公司領先的技術和IP（智慧財產權）組合。

這一方法旨在讓英特爾加快創新步伐，並將紮根於六大戰略支柱：

1. 製程——擁有領先的製程技術，仍是建構領先的產品之關鍵。

先進的封裝解決方案在三維空間中擴展電晶體密度，將賦予英特爾指數級提升計算密度的能力。

2. 架構——未來，英特爾會通過先進的封裝和系統集成技術，把多樣化的標量（scalar）、矢量（vector）、矩陣（matrix）和空間（spatial）計算架構組合部署到CPU、GPU、加速器和FPGA晶片中，並通過可擴展的軟體堆棧釋放強大的能力。

3. 內存——大容量、高速度的存儲對於下一代計算工作負載至關重要。

英特爾擁有獨特的優勢，能將內封存儲晶片和英特爾傲騰技術結合在一起，填補內存層級中的空白，從而在更靠近矽晶片的地方提供帶寬。

4. 超微互連——通信技術大到面向5G基礎設施的無線連接，小到晶片級封裝和裸片互連。

只有提供全面的領先互連產品，才能實現大規模的異構計算格局。

5. 安全——隨著安全威脅的不斷湧現，使用英特爾的各種組件，可以建立更加可靠的安全策略。

英特爾擁有獨特優勢以提供安全技術，幫助實現端到端的全面提升，並讓安全性成為關鍵的差異化因素。

6. 軟體——對於全新硬體架構的每一個數量級的性能提升潛力，軟體能帶來兩個數量級的性能提升。

對於開發者來說，擁有一套利用好英特爾晶片的通用工具集，對於獲得性能的指數級擴展至關重要。

針對一些大家關心的問題， Raja Koduri做出了回答。

1) 在新的計算時代，為什麼英特爾的產品和技術戰略應當基於這六大支柱？

計算的格局在過去十年發生了重大變化。

我們所在的世界，數據產生的速度超出了我們分析、理解和幫助保護這些數據的能力。

我們看到，這對計算架構提出了巨大需求，這些架構快速演進並呈指數級擴展。

面向未來五年，我們有一個大膽的工程願景，那就是在10毫秒內，向世界上每個人提供每秒萬萬億次浮點運算的計算能力和10PB數據。

我們認為，這六大技術支柱是我們驅動所需產品創新以實現這一目標的關鍵推動力。

2) 六大支柱領域的智慧財產權和資源如何讓英特爾在競爭中處於最有利的位置並提供差異化的產品？

在我加入英特爾時，我們可用的智慧財產權的絕對數量及其廣度令人震撼。

我在這個行業工作了近30年，從未見過這樣的情況。

當我們在客戶端、邊緣和雲計算環境中推動一波又一波創新時，這些龐大的資源在每個支柱領域都為我們提供了差異化的技術組合。

我相信，在所有六大領域我們都擁有獨特的領先優勢，為持續創新奠定了基礎。

3) 創新模式為什麼必須改變？

世界在變，我們的業務也已經改變；我們面對的是一個價值3000億美元的潛在市場規模*。

對計算需求的不斷增長，讓英特爾有機會以前所未有的方式來尋求改變、重塑和擴展。

不僅是對於我們自己，為了那些把業務、關鍵數據和計算需求託付給我們的客戶來說，我們有責任重塑我們的產品和戰略，為接下來十年以及更遠的未來開發技術。

4) 英特爾當下和未來如何運用這個模式？

我們現在正把這個模式（六大戰略支柱）運用於我們的整個工程部門，落實在我們將在明年和未來推出的全新創新產品與技術規劃。

不管是通過「Foveros」邏輯堆疊實現的先進封裝創新，還是面向軟體開發者的「One API」方案，我們正在採取行動，推動可持續的新一輪創新。

5) 計算工作負載格局的轉變，對於英特爾開發下一代產品有何影響？

與上述計算環境相關的工作負載正在發生變化。

消費者或企業客戶不再擁有可以只通過直接的標量架構就能解決的簡單應用。

相反，我們看到通過集成額外架構而更快速解決問題的程序，這些額外架構包括圖形處理器、人工智慧加速器、圖像處理器、甚至是基於全新內存技術的FPGA等自適應設計。

我們將整合計算和架構創新，通過高速互連以及新的軟體開發模式，為開發者簡化API，並從英特爾計算架構釋放出更高的性能和效率。

6) 英特爾在這六大支柱領域的投入，如何在用戶體驗方面推動類似於摩爾定律的飛躍？

在前幾代產品中，答案一直是電晶體密度，並且摩爾定律將在解決計算問題方面發揮主導作用。

但隨著製程節點發展速度相較於過去幾十年呈現出減緩的態勢，摩爾定律的本質將是繼續提供全新的技術和能力，以滿足現代計算的需求。

摩爾定律的含義，不僅僅涉及電晶體，而是包括電晶體、架構研究、連接性提升、更快速的內存系統和軟體的結合，共同推動其向前發展。