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P-Cores und E-Cores: Intels Xeon-Roadmap fährt zukünftig zweigleisig

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intel-2020Zum Investor Meeting 2022 gibt Intel einen Ausblick auf die Xeon-Roadmap der kommenden Jahre und diese bietet sicherlich die ein oder andere Überraschung. Zunächst einmal erwartet Intel zwischen 2021 und 2026 eine Verdopplung der Rechenanforderung im Datacenter-Bereich. Die Xeon-Prozessoren bleiben für AI-Anwendungen im Fokus, Beschleuniger wie Ponte Vecchio sollen dies in einigen Bereichen unterstützen.

Bevor es nun aber zu den Neuankündigungen geht, noch ein kurzer Rückblick bzw. der Status Quo: Aktuell bietet Intel die 3. Generation der Xeon-Scalable-Prozessoren auf Basis von Ice Lake an. Von diesen hat man im vergangenen Quartal mehr als eine Million Stück ausgeliefert – mehr als die Konkurrenz im kompletten vergangenen Jahr. Die Leistung pro Kern sieht Intel als eine der großen Stärken der Ice-Lake-Xeons. Lieferschwierigkeiten waren und sind für Intel kein großes Thema, während AMD offenbar aktuell nicht hinterher kommt bei der Auslieferung der EPYC-Prozessoren. Dies führt auch dazu, dass potentielle Kunden für EPYC-Server auf die Intel-Modelle umsteigen, da sie hier nicht monatelang auf die Hardware warten müssen – auch wenn EPYC hier das vermeintlich bessere Produkt gewesen wäre.

Als nächsten Schritt peilt Intel die Sapphire-Rapids-Generation an, die schon längst verfügbar sein sollte. Intel spricht aktuell von ersten Auslieferungen im aktuellen Quartal. Die Performance-Kerne, vor allem aber die neue Plattform mit PCI-Express 5.0, DDR5 und CXL sollen die Xeon-Prozessoren auf eine neue Ebene in der Leistung bringen. Noch immer kennen wir keinerlei spezifische Modelldaten. Bis zu 56 Kerne, ein Speicherinterface mit acht Kanälen, größere Caches und vor allem eine optionale Erweiterung mit bis zu 64 GB HBM2e sind bereits angekündigt worden.

Der Fokus auf die AI-Leistung zeigt sich auch in neuen Leistungsdaten, die Intel heute verkündet: Für das Training soll es um Faktor 30 nach oben gehen, für das Inferencing um Faktor sechs.

Aber kommen wir nun zu den interessanten Neuerungen in denen Intel beschreibt, wie man sich die kommenden Jahre im Serverumfeld vorstellt.

Neue P-Core und E-Core Xeon-Roadmap

Die neue Roadmap hält gleich mehrere Überraschungen bereit. Erstmals bestätigt Intel offiziell Emerald Rapids als Nachfolger von Sapphire Rapids. Über Granit Rapids sprach Intel bereits, hier aber im Zusammenhang mit einer Fertigung in Intel 4 (7 nm). Aufgrund der guten Erfahrungen in der Entwicklung von Intel 3 (5 nm) will man nun eine Fertigungsstufe darunter ansetzen. Intel 4 wird bei den Serverprozessoren also nicht zum Einsatz kommen und bleibt somit Meteor Lake im Clientbereich vorbehalten.

Für 2023 ist also Emerald Rapids geplant. Die Prozessoren sollen auf der gleichen Plattform (Eagle Stream) wie Sapphire Rapids arbeiten und auch weiterhin in Intel 7 (10 nm) gefertigt werden. Bis auf die Einführung neuer Speicher- und Sicherheitstechniken verrät Intel hier aber keinerlei weitere Details. Granite Rapids soll 2024 folgen und setzt auf eine neue Plattform (vermutlich Birch Stream).

Vor allem aber wird Intel seine Server-Roadmap erweitern bzw. aufsplitten. So wird es zukünftig Xeons geben, die nur Performance-Cores verwenden und solche die ausschließlich auf Efficiency-Kerne setzen. Ein hybrides Design wie Alder Lake für Notebooks und den Desktop wird es nicht geben. 

Intel hat offenbar erkannt, dass man mit einem Design nicht mehr alle Produktbereiche abdecken kann. Um alle Workloads optimal abdecken zu können, geht man nun auf reine Performance-Kern- und Efficiency-Kern-Xeons.

Neue Xeon-Roadmap
  Sapphire Rapids Emerald Rapids Granite Rapids Sierra Forrest
Core-Design P-Core P-Core P-Core E-Core
Fertigung Intel 7 (10 nm) Intel 7 (10 nm) Intel 3 (5 nm) Intel 3 (5 nm)
Plattform Eagle Stream Eagle Stream Birch Stream Birch Stream
Markteinführung Q1 2022 2023 2024 2024

Sierra Forrest wird der erste Xeon-Prozessor sein, der rein auf Efficiency-Kerne setzt. Gefertigt werden soll auch er in Intel 3. Eine Markteinführung ist für 2024 geplant. Diese muss allerdings nicht zwangsläufig zeitlich mit Granite Rapids erfolgen. Intel spricht davon, dass Sierra Forrest die gleiche I/O-Funktionalität wie Granite Rapids haben wird, sprich es wird hier auch die gleiche Plattform verwendet. Einzig der Compute Complex mit den Cores und Caches wird getauscht. Hier kommt das zukünftige Tile-Design der Prozessoren zum Tragen: Die I/O Tiles können zwischen Granite Rapids und Sierra Forrest beibehalten werden, einzig die Compute Tiles werden ausgetauscht. Der Interconnect zwischen den Kernen und dem Speichercontroller ist ebenfalls identisch.

Für Alder Lake verkündete Intel: Ein Performance-Kern nimmt den gleichen Platz ein, wie vier Efficiency-Kerne. Die E-Kerne für Sierra Forrest sollen aber nicht zwangsläufig mit dem vergleichbar sein, was Intel mit Gracemont macht. Der Funktionsumfang könnte hier anders ausfallen und dürfte sich deutlich näher an dem orientieren, was die Performance-Kerne anzubieten haben. Eine ISA-Kompatibilität zwischen den E- und P-Kernen ist im Serversegment wichtiger, als dies für Alder Lake der Fall ist. Für Alder Lake fehlt es den E-Kernen an der Unterstützung von AVX-512 und auch die Matrixerweiterungen AMX stehen ausschließlich den Performance-Kernen zur Verfügung.

Mehr Kerne pro Prozessor stehen aber zunächst einmal im Fokus: "With multiple E-cores fitting into the physical space occupied by one P-core" ist auch hier der entscheidende Satz. Ob dies am Ende viermal mehr E- als P-Kerne sein werden, bleibt abzuwarten.

Intel selbst beschreibt die Performance-Core-Xeons als optimiert für das beste Leistung/Kern-Verhältnis im Mainstream-Segment sowie für Datacenter-Anwendungen. Die Efficiency-Core-Xeons zielen mit ihrem besseren Power/Leistung-Verhältnis auf besonders effiziente Cloud- und Compute-Anwendungen ab. Für beide Serien nennt Intel bereits nicht näher betitelte Nachfolger.

In der Strategie ähnlich geht auch AMD vor: Auf Basis der Zen-4c-Kerne soll es hier eine Abwandlung von Zen 4 für die EPYC-Prozessoren auf Basis von Bergamo geben. Anstatt 96 sollen hier 128 Kerne angeboten werden können – ebenfalls mit dem Ziel die Leistungsdichte und Leistung/Socket zu erhöhen. In gewisser Weise vergleichen lässt sich dies auch mit den beiden Neoverse-Designs von Arm. Neoverse V1 zielt auf Leistung/Kern ab, während Neoverse N2 Leistung/Threads ins Auge fasst und effizienter sein soll.

In den kommenden Jahren wird Intel weitere Details zur P- und E-Kern-Roadmap und den dazugehörigen Prozessoren veröffentlichen.

Weitere Neuigkeiten

Neben der Vorstellung der neuen Xeon-Roadmap sprach Intel im Rahmen des Investor Meeting auch über die ersten diskreten Arc-Grafikkarten, die nun im zweiten Quartal auf den Markt kommen sollen, Arctic Sound-M als Datacenter-Beschleuniger auf Basis von Xe-HPG, Falcon Shores als Hybrid aus x86 und Xe und über ein Update in der Fertigungs-Roadmap.