技术创新不止英特尔“五大超级技术力量”释放全新可能

2022-09-29 18:09:05 [ 中关村在线原创 ] 作者：十一

2022年9月28日，第二届英特尔On技术创新峰会在美国加利福尼亚州圣何塞市开幕。在本届峰会上，英特尔向齐聚一堂的软硬件开发者们分享了在构建以开放、选择和信任为原则的生态系统方面的最新进展，包括推动开放标准以使“芯片系统”（systemsof chips）在硅层面成为可能，到实现高效、可移植的多架构人工智能。并展示了一系列全新软硬件产品和服务，旨在帮助其庞大的开发者生态系统应对挑战并实现新一代的创新。

四大超级技术力量再添新成员

技术对人类生存的各个方面越来越重要，展望未来十年，一切都将继续向数字化发展。在此前英特尔CEO帕特·基辛格曾表示，四大超级技术力量正是产业塑造数字化转型的核心，使人类能够推进创新、探索与增长。具体来说，第一个超级技术力量是无所不在的计算。人类与万物互动都需要计算机技术。计算能力正渗透到我们生活的方方面面，作为人和技术的交互点，跨越现有和新兴设备。第二个超级技术力量是无处不在的连接，即万物互联。第三个超级技术力量是从云到边缘的基础设施，它创造一个动态可靠的路径来连接计算和数据。实现规模和容量无限扩展的云与无限延伸的智能边缘相结合。最后一个超级技术力量是人工智能。智能无处不在，将无限的数据变成可操作的洞察力。

不过在本次的英特尔On技术创新峰会上，基辛格也表示，在与客户、同行和媒体的交流中，“传感和感知”（Sensing）也应当作为重要的超级技术力量，因为万物数字化不只是计算和连接，也在进一步“看到”一切，甚至还有我们“看不到”的，比如：识别目标，辨别位置，甚至机器也有了听觉、味觉和嗅觉。随着这五大基础的超级技术力量变得越来越普及，它们相互结合、互相加强，释放出全新的可能性。

新型硬件和简化AI帮助开发者提高生产力

基辛格表示，软硬件的开发者是真正的魔术师，拓展着世界的可能。推进开放的生态系统是英特尔转型的核心，对英特尔的成功而言，开发者社区也起着至关重要的作用。但目前来看，开发者也在面临一系列挑战，包括供应商锁定（vendorlock-in）、新型硬件的获取、生产力、上市时间和安全问题，针对这些挑战，英特尔提供了众多解决方案，包括：

英特尔开发者云平台（IntelDeveloper Cloud）即将扩展支持全新技术：英特尔开发者云平台正在启动小范围的测试，让开发者和合作伙伴能够更早、更高效地获得英特尔技术，早至产品上市前几个月乃至一整年。参与测试的客户和开发者可以在未来几周内测试和验证英特尔的多种最新平台，包括第四代英特尔至强可扩展处理器（Sapphire Rapids）、内置高带宽内存（HBM）的第四代英特尔至强处理器、英特尔至强D处理器、Habana Gaudi 2深度学习加速器、英特尔数据中心GPU（代号为Ponte Vecchio）和英特尔数据中心 GPU Flex 系列。

更快速、更轻松地构建计算机视觉AI模型：全新协作式英特尔Geti计算机视觉平台能够助力各种行业从业者，如数据科学家到各领域的专家，以快速、轻松地开发有效AI模型。通过用于数据上传、标注、模型训练和再训练的单一接口，英特尔Geti计算机视觉平台可助力开发团队减少模型开发所需时间，并降低AI开发技术门槛及开发成本。借助内置的针对OpenVINO的优化功能，开发团队还可以在其企业中部署高质量计算机视觉AI解决方案，以推动创新和自动化发展，并提高生产力。

英特尔开发者云平台融合了丰富的开发者工具和资源，包括英特尔oneAPI工具包和英特尔Geti平台等，有助于加快基于英特尔平台的解决方案的上市时间。

GPU最新进展

作为英特尔的一个重要增长引擎，基辛格在此次英特尔On技术创新峰会上也分享了英特尔不同领域GPU的进展，内置代号为Ponte Vecchio的英特尔数据中心GPU的刀片式服务器，现已出货给阿贡国家实验室，将为极光超级计算机提供驱动力。

面对复杂的金融服务工作负载，Ponte Vecchio达到了行业领先的性能标准，并展现出了优于市场领先解决方案2.6倍的性能表现。Ponte Vecchio基于Xe HPC微架构，它包含1000亿个晶体管，提供业界领先的每秒浮点运算次数（FLOPs）和计算密度，以加速AI、HPC和高级分析工作负载。Ponte Vecchio由多个复杂的设计组成，这些设计以单元形式呈现，然后通过嵌入式多芯片互连桥接（EMIB）单元进行组装，实现单元之间的低功耗、高速连接。这些设计均被集成于Foveros封装中，为提高功率和互连密度形成有源芯片的3D堆叠。高速MDFI互连允许1到2个堆栈的扩展。

而8月发布的英特尔数据中心GPU Flex系列，则为客户提供了基于单一GPU来满足广泛智能视觉云工作负载需求的解决方案。它还将支持时下热门的行业AI和深度学习框架，包括OpenVINO、TensorFlow和PyTorch。英特尔在AI智能神经科学领域的客户Numenta在与斯坦福大学的合作中，利用英特尔Flex系列GPU在真实环境中的MRI数据工作负载上实现了更出色的推理性能。

数据中心按需加速

在今年早些时候的英特尔On产业创新峰会（Intel Vision）上，英特尔宣布已出货代号为Sapphire Rapids的第四代英特尔至强可扩展处理器的初始SKU，预计在今年还会有更多出货。第四代英特尔至强可扩展处理器内置一系列加速器，主要用于人工智能、数据分析、网络、存储和其他高需求的工作负载。通过全新的英特尔按需激活模式，客户可以在原始SKU的基本配置之外，开启额外的加速器组合，在业务有需求时获得更大的灵活性和更多的选择。

事实上，第四代至强可扩展处理器为能够高性能计算、人工智能和网络提供全方位的加速服务，针对常见的工作任务，英特尔致力于通过多种方式应用与部署加速器。其拥有一系列涵盖FPGA、ASIC、eASIC的多样化产品组合，可满足特定领域或超高灵活性的用户需求。在第四代英特尔至强可扩展处理器Sapphire Rapids，及其第三代产品Ice Lake中，加速一般分为两类，即通过加速器模块或在处理器中添加新指令来实现CPU加速。目前，最广为人知的方式可能是用于加密加速的AES-NI，而英特尔则拥有一系列面向AI、HPC、存储和网络的加速技术。

在AI方面，英特尔致力于在其芯片中增加全新细分功能。例如，在AI训练领域，英特尔推出Habana Gaudi2等新品。同时，除了即将推出的Ponte Vecchio GPU，英特尔亦在客户端和服务器CPU中内置了相关功能特性。借助下一代芯片中的x86高级矩阵扩展（AMX），英特尔不仅致力于添加推理支持，还将着眼于加速涉及大规模数据集的深度学习工作负载，目前，这些数据集无法利用显存进行处理。

未来，一部分应用程序会运行传统工作负载，例如生成网页和用户界面、在数据库中存储及访问数据等等，而其中一部分工作是为负载进行AI推理。英特尔致力于在无需额外加速器的情况下提供AI推理服务。与此同时，英特尔还致力于让其余的CPU处理能力进行AI训练。目前，中国有许多客户正在使用英特尔CPU进行AI加速。

在网络方面，英特尔多年来开发了诸多功能，包括内置加密加速功能以及英特尔QuickAssist技术（QAT）等。其中，英特尔QAT技术可有效提升芯片使用效能。在QAT之外，英特尔还开发了新指令，在电信领域为vRAN和ORAN等功能提供助力。得益于此全新的加速指令，英特尔至强可扩展处理器被广泛应用于随处可见的电信基础设施中。

除了第四代至强可扩展处理器Sapphire Rapids外，英特尔还拥有凌动和至强D系列，以及基础网卡NIC、FPGA、IPU等产品，为电信领域用户提供加速服务。

此外，在HPC领域，英特尔多年以来持续投入英特尔AVX-512技术。目前，该技术已成为HPC领域一项十分成熟且具备一定知名度的技术，并被AMD用于其即将推出的Genoa芯片中。

FPGA路线图披露

数据量的爆炸式增长使得数据形态和格式在发生着革命性变化，具有灵活高效、可重复编程特性的FPGA可实现定制性能、定制功耗、高吞吐量和低批量延迟，因此在数据中心等领域的应用也愈发广泛。根据数据，2021年FPGA市场已实现同比增长16%，预计其在未来 5 年将持续保持良好的增长势头，英特尔致力于以更小的尺寸、更低的功率应对日益增长的需求，同时亦致力推动供应的持续和稳定，并积极应对日趋复杂的开发环境，以打造全新可编程解决方案，并披露了其最新的FPGA产品路线图。

英特尔Agilex D系列FPGA：采用Intel 7制程工艺，能够将其性能扩展至中端FPGA应用中，且在拥有高性能的同时，可提供相较于目前Agilex F/I/M 系列更小的外形规格及更低的功率与密度。与业界其他7 nm FPGA产品相比，其每瓦逻辑结构性能将提高2倍。该产品预计于2023 年上半年开始支持英特尔Quartus PrimeSoftware，2023 年下半年上市，2024 年上半年投产。

全新英特尔Agilex FPGA（代号Sundance Mesa）：采用Intel 7制程工艺，旨在为边缘、嵌入式等应用场景提供高能效的性能。与英特尔Agilex D系列FPGA相比，Sundance Mesa将凭借更低功耗、更小外形规格和逻辑密度的优势，向更广阔的应用市场迈进。值得注意的是，与业界其他16 nm FPGA产品相比，Sundance Mesa具备1.6倍的每瓦性能。该产品预计于2023 年上半年开始支持英特尔Quartus PrimeSoftware，2023年下半年上市，2024年上半年投产。

英特尔Agilex FPGA（R-Tile版本）：基于Intel 7制程工艺和芯粒设计，其不仅能够支持Compute Express Link（CXL）和PCIe 5.0，亦提供了高带宽，从而为要求极为苛刻的处理器工作负载提供更大的加速。目前，该产品的首批设备正在出货给早期客户。

系统级代工开启芯片制造新时代

去年3月，基辛格宣布了IDM 2.0战略，其中关键的一项举措就是重启晶圆代工业务，即面向大规模制造的全球化内部工厂网络、扩大采用第三方代工产能以及打造世界一流的代工业务——英特尔代工服务IFS。

而在今年，英特尔代工服务（IFS）将迎来“系统级代工”（SystemFoundry）的时代，这是一个巨大的范式转变。英特尔的重心将从系统芯片（SoC）转移到封装中的系统。“系统级代工”有四个组成部分：晶圆制造；封装；软件；开放的芯粒（Chiplet）生态系统。“曾经被认为不可能实现的创新已经为芯片制造带来了全新可能”，帕特·基辛格表示。

当然，开创未来需要软件、工具和产品，同样也需要资金。今年早些时候，英特尔推出了10亿美元的IFS创新基金，以扶持为代工生态系统构建颠覆性技术的早期阶段的初创公司和成熟公司。今天，英特尔宣布了获得资金的第一批企业，它们在半导体行业的不同领域进行着创新，包括：

Astera，专用数据和内存连接解决方案领域的领军企业，致力于打破数据中心内的性能瓶颈。

Movellus, 帮助改善系统芯片的性能和功耗，并提供解决时钟分配（clock distribution）挑战的平台，以简化时序收敛（timing closure）。

SiFive，基于开源的RISC-V指令集架构开发高性能内核。

在通用芯粒高速互连开放规范（UCIe）方面，来自三星和台积电的高管加入了帕特·基辛格的主题演讲，表达了对UCIe联盟的支持，这一联盟旨在打造一个开放生态系统，让不同供应商用不同制程技术设计和生产的芯粒，能够通过先进封装技术集成在一起并共同运作。随着三大芯片制造商和超过80家半导体行业领军企业加入UCIe联盟。

此外，此次峰会上，英特尔还预先展示了正在开发的一项创新，即在可插拔式光电共封装（pluggable co-package photonics）解决方案上的突破。光互连有望让芯片间的带宽达到更高水平，特别是在数据中心内部，但制造上的困难使其成本高昂到难以承受。为了解决这一问题，英特尔的研究人员设计了一种坚固的、高良率的（high-yielding）、玻璃材质的解决方案，它通过一个可插拔的连接器简化了制造过程，降低了成本，为未来新的系统和芯片封装架构开启了全新可能。

数字世界建立在摩尔定律之上。几十年来，人们经常质疑摩尔定律是否继续有效。基辛格表示，结合RibbonFET、PowerVia两大突破性技术，还有High-NA光刻机等先进技术，英特尔希望到2030年在一个芯片封装上可以有1万亿个晶体管。英特尔制定了4年内交付5个制程节点的大胆计划。Intel18A制程PDK 0.3版本现在已经被早期设计客户采用（PDK也就是工艺设计工具包），测试芯片正在设计中，将于年底流片。摩尔定律——至少在未来的十年里依然有效。英特尔将一往无前，挖掘元素周期表中的无限可能，持续释放硅的神奇力量。