Architecture Day: Intel setzt auf Chiplets und ruft Ära der Architektur aus

Im kalifornischen Los Altos, eine gute halbe Autostunde von Intels Zentrale entfernt, hat der Chiphersteller seinen ersten "Intel Architecture Day" abgehalten. Er soll nun öfter stattfinden, und zumindest die an den verschiedenen Architekturen Interessierten auf dem aktuellen Stand halten. Und wenn Intel schon einmal neue Traditionen beginnt, dann meist mit einem Paukenschlag.

Von Ice Lake und Sunny Cove

Quelle: Nico Ernst Raja Koduri mit Porträt von Robert Noyce Der erfordert aktuell die Gewöhnung daran, dass die x86-Kerne ab Ende 2019 eigene Codenamen haben, die von denen der Produkte unabhängig sind. Genauer: Was bisher als Ice Lake bekannt war, bleibt auch Ice Lake. Die Cores darin heißen aber Sunny Cove und sind eine Weiterentwicklung der Lake-Architektur, aber eine recht kräftige. Diese Trennung zwischen Produkt und x86-Cores ist nötig, weil sie künftig auch räumlich getrennt sind, wenn auch nur um weniger als einen Millimeter.

Die 2017 vorgestellte EMIB-Bauform, bei der Dies verschiedener Strukturbreiten zu einem Package gestapelt werden, wird bei Intel ab Ende 2019 nämlich zum Standard. Dann soll Ice Lake mit Sunny Cove erscheinen - rechtzeitig "zu den Feiertagen", wie Architekturchef Raja Koduri sagte. In den USA ist damit schon der späte Quelle: Intel Architecture Day: Intel Foveros (3) November gemeint, denn Thanksgiving ist in den meisten Regionen das wichtigere Fest als Weihnachten.

Foveros-Design

Das EMIB-Design heißt nun Foveros. Es besteht aus einem aktiven Interposer - also mit Logik - und mindestens den x86-Chiplets mit Sunny-Cove-Architektur. Der Interposer kann, mit Ausnahme von Cores, andere Funktionen enthalten, vermutlich wie bei AMDs Zen-2-Packages die I/O-Einheiten. Anders als beim Rivalen sind die Dies aber über- und nicht nebeneinander angeordnet. Zudem lassen sich auf dem Interposer noch andere Dies neben den Stapeln montieren, Intel schlug hier ein LTE-Modem für Notebooks vor.

Andersherum geht das auch: Wenn das gesamte System-in-Package (nicht zu verwechseln mit einem SoC) sparsam genug ist, passt auch noch RAM oben auf den Stapel. Das ergibt dann fast komplette PCs mit 12x12 Millimetern. Für Notebooks und schnelle Spiele-Desktops ist das keine Option, denn, so Koduri: Die Stromversorgung der x86-Chiplets und die gesamte Abwärme des Packages sind die limitierenden Faktoren. Wo da die Grenzwerte liegen, wollte Koduri nicht verraten, es bleibt zu hoffen, dass die aktuelle TDP etwa eines 9900K mit 95 Watt plus Reserven zum Übertakten erhalten bleibt.
Quelle: Intel Intel Architecture Day: Sunny Cove (8)

10 Nanometer bei den Chiplets

Doch weniger könnte auch reichen, denn die Sunny-Cove-Chiplets werden mit 10-Nanometer-Technik hergestellt, die vermuteten I/O-Funktionen des Interposers mit 22 Nanometern Strukturbreite. Auch Intels anhaltende Probleme mit der 10-nm-Fertigung dürften zum Schwenk zu Multichip-Modulen (MCM) geführt haben: Die Chiplets sind viel kleiner als ein komplettes CPU-Die mit integrierter Grafik und PCI-Komplex. Intel kann also aus einem guten Wafer mehr Chiplets und damit mehr Packages gewinnen, als das mit einem monolithischen Die möglich wäre. Und der 22-Nanometer-Prozess, unter anderem für PCHs genutzt, läuft seit vielen Jahren gut. Die großen Die, aktuell mit 14++ gefertigt, wird es parallel noch länger geben.
Quelle: Intel Intel Architecture Day: Sunny Cove (4)
Wie bei so langfristigen Ankündigungen wie aktuell Sunny Cove üblich gibt es zwar einige Details zur Architektur, aber keine Angaben über die Zahl der Cores pro Chiplet, die Leistungsaufnahme oder gar die Taktfrequenzen. Aus den vorliegenden Daten ist aber ersichtlich, dass Intel sowohl an der Bandbreite bis zur Befehlsausführung bis zu Abarbeitung kräftig gedreht hat. Vor allem der um 50 Prozent auf 48 KByte vergrößerte L1-Cache ist ein Fortschritt, ebenso wie seine zwei Loads und Stores pro Takt, das ist doppelt so viel wie bei den verschiedenen Lake-Generationen. Auch TLB und L2-Caches sollen wachsen - um wie viel, bleibt noch geheim.

Details zur Architektur

Mehr legte Intel zur Verzweigung und der Verarbeitung auf den Tisch, immer im Vergleich mit den Lakes: 5 statt 4 Allokatoren, 10 statt 8 Ports zu den Rechenwerken sowie 4 statt 3 Adressgeneratoren (AGU) sind geboten. Das sollte die Rechenwerke wohl gut auslasten - wie die genau erweitert wurden, ist ebenfalls noch nicht bekannt. Spannend wären hier unter anderem mehr Register für die FPU, sie hat Intel seit Haswell nicht mehr angefasst. Auffällig sind aber zwei statt vorher einer Store-Einheit, das ist zumindest auf dem Papier mehr, als die vergrößerten Caches erfordern. Andererseits kann Intel aber auch schlecht anderthalb Stores einbauen.

Das Ziel all der Verbesserungen liegt auf der Hand und wurde von Intel auf dem Architecture Day auch stets wiederholt: Mehr IPC, also Befehle pro Takt. Hier haben schon die Lakes gegenüber AMDs Zens einen Vorteil, der bei gut in Threads aufgeteilten Programmen wie aktuellen Spielen durch die vielen Cores vor allem bei den Threadrippern aufgefangen werden können. Von mehr IPC profitiert aber jede Software, auch 10 und mehr Jahre alte Programme wie so manche Branchenlösung oder Tools zur Verarbeitung von digitalen Medien. So mancher Audio-Filter oder auch manche Bildverarbeitung-Plugins sind für ihr schlechtes Threading bei Medienprofis geradezu berüchtigt. Mehr IPC hilft hier ohne weiteres Zutun der Programmierer. Da aber noch nicht bekannt ist, wieviel mehr IPC AMD mit Zen 2 liefern will, hielt sich hier auch Intel merklich zurück. Alles unter 20 Prozent wäre wohl enttäuschend, alles über 30 Prozent ein ziemlich großer Sprung, wie ihn nach viel mehr Jahren Wartezeit nur AMD mit dem Wechsel von Bulldozer zu Zen hinlegen konnte.

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Architecture Day: Intel setzt auf Chiplets und ruft Ära der Architektur aus In den nächsten 10 Jahren soll es bei der x86-Architektur mehr Innovation als seit ihrem Bestehen geben. Intel hat sich sehr viel vorgenommen, den Anfang machen die 3D-Designs Foveros und der neue Core Sunny Cove.

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