Intel Xeon (Sapphire Rapids)

Mit über einem Jahr Verspätung wurde am 10. Januar 2023 die vierte Generation der „Intel Scalable Processors“ vorgestellt.^[1] Sie löst die Ice Lake-Generation für 1-2 Sockel Server und die Cooper Lake-Generation für 4-8 Sockel Server ab. Es kommen sogenannte „Golden Cove“ CPU-Kerne aus dem 10nm++ bzw. SuperFIN / Intel 7 Fertigungsprozess zum Einsatz, die auf der Intel-Alder-Lake-Mikroarchitektur basieren.

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Produktion:	seit 2022
Produzent:	Intel
Prozessortakt:	2,0 GHz bis 3,7 GHz
UPI-Takt:	4,8 GT/s bis 16 GT/s
L3-Cachegröße:	22,5 MiB bis 112,5 MiB
Befehlssatz:	x86/Intel 64 (AMD64)
Mikroarchitektur:	Intel-Alder-Lake-Mikroarchitektur
Sockel:	Sockel E – LGA4677
Name des Prozessorkerns:	Alder Lake – Golden Cove

Technik

Im Unterschied zu den Core-Modellen aus der Alder-Lake Baureihe kommen bei den Scalable-Processor-Xeons keine Effizienz-Kerne zum Einsatz. Erstmalig werden die Server-CPUs aus mehreren „Chips“ bzw. „Tiles“ / „Dies“ über EMIB-Brücken (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge) zusammengesetzt, um eine höhere Kernanzahl zu erreichen, es gibt einen MCC-Chip, der bis zu 34 (max. 32 aktiv in 7x5 Anordnung) Kerne enthält sowie XCC-Varianten, die aus 4 „Tiles“ zusammengesetzt sind und bis zu 64 Kernen (maximal 60 aktiv, in 4x4 Anordnung) enthalten.

Variante	Kerne (max.)	Anzahl Chiplets	Fläche Chiplet	Fläche Package gesamt
MCC	032	4× 1	ca. 490 mm²	ca. 0490 mm²
XCC	015	4× 4	ca. 400 mm²	ca. 1600 mm²
MAX – XCC HBM2e	015 000	4× 4 4× 8	ca. 400 mm² ca. 073 mm²	ca. 1600 mm² ca. 2320 mm²

Arbeitsspeicher

Hier wird es erstmalig auch CPU-Varianten unter dem Handelsnamen „Xeon Max“ geben, die 64 GByte High Bandwidth Memory (HBM2e) integriert haben. Dieser HBM kann in unterschiedlichen Modi genutzt werden:

• als einziger Hauptspeicher (dann in der maximalen Speichergröße stark begrenzt auf 64 GB)
• als zusätzliche DRAM-Kanäle neben den 8 normalen Kanälen mit DIMM-Steckplätzen (dann sind weitere Eingriffe nötig, um dies für die Applikationen nutzbar zu machen)
• als Cache vor den normalen 8 DRAM-Kanälen (den DIMM-Modulen)

Die Anzahl der DDR-Kanäle ist gegenüber der letzten Generation von 6 auf 8 gestiegen, es wird anstelle von DDR4 in der letzten Xeon-Generation nun DDR5-Speicher unterstützt, d Die maximale Taktfrequenz der DDR5-Kanäle liegt bei 4800 MHz, die aggregierte Speicherbandbreite je Sockel steigt damit auf 8 x 48,0 GB/s, zusammen 384 GB/s. In maximal der Hälfte der 8 DDR5-Kanäle können auch Optane PMem 300 series – persistent Memory-Module gesteckt werden.

• Es können Software Guard Extension (SGX) – Hauptspeicher Enklaven mit einer Größe von bis zu 512 GByte Größe genutzt werden

Wegen der gestiegenen Anzahl von Speicherkanälen wird ein neuer Sockel „E“, der LGA4677 notwendig. Dies führt auch dazu, dass eine neue Server-Plattform „Fox Creek Pass“ für diese CPU's genutzt werden muss, die bisherigen Server können also kein CPU-Upgrade erhalten. Als Chipsatz kommen neue C741 Codename Emmitsburg zum Einsatz, der mit einer DMI Generation 3 an die erste CPU angebunden ist.^[2]

Je CPU werden 80 Lanes PCIe 5.0 herausgeführt. Diese sind auch in Mehrsockelsystemen verfügbar, so dass die Ein-/Ausgabebandbreite linear mit der Anzahl der Sockel steigt. Über die PCIe 5.0 Lanes kann das CXL 1.1 Protokoll genutzt werden, um externen Memory (persistent oder flüchtig) anzuschließen. Die Speicherhierarchie wird damit bei den Xeons komplex:

1. CPU-Register
2. 1st + 2nd-Level-Cache je Kern
3. gemeinsamer 3rd-Level-Cache
4. optional bei der MAX-Baureihe der HBM2e-DDR-Speicher, entweder als 4th-Level-Cache oder als Zusatz DDR-Kanäle
5. die 8 Kanäle DDR5-Speicher, entweder flüchtig oder teilweise mit Optane persistenten Speicher, dann aber langsamer
6. optional entfernter CXL-Speicher über CXL 1.1 – PCIe 5.0
7. persistente NVMe-Geräte über PCIe 5.0
8. langsamere Speichergeräte über Erweiterungsbusse wie SAS, SATA

Es stellt sich die Frage, ob alle diese Schichten nutzbringend von existierenden Anwendungen verwendet werden können.

Je CPU sind bis zu 4 UPI-Kanäle (UPI 2.0) mit 16 GT/s vorhanden, um Mehrsockelsysteme zu verbinden.

Es kommt bei der 4. Generation wieder eine Befehlssatzerweiterung hinzu: die Advanced Matrix Extension (AMX), die selbst eine Erweiterung der AVX-512-Rechenwerke sind.

Von Intel beworben werden eine Reihe von Hardware-Beschleuniger-Bausteinen in den CPUs:

• die schon länger bekannte QAT – Quick Assist Technology (Kryptografie-Beschleuniger)
• DLB – Dynamic Load Balancer
• DSA – Data Streaming Accelerator
• IAA – In-Memory Analytics Accelerator

Diese Schaltungen sind aber jeweils nicht in allen Modellen vorhanden bzw. in unterschiedlichen Anzahlen vorhanden. Der maximale Hauptspeicherausbau beträgt 4 TB RAM je Sockel bei der Verwendung von 256-GB-DIMM-Modulen und ist nicht mehr modellspezifisch.

Modelle

Namenssystematik

1. Stelle: Verkaufsklasse – Bronze (3), Silver (4), Gold (5,6), Platinum (8), MAX (9) 2. Stelle: Generation (4) 3.+4. Stelle: Modellnummer Buchstabe:

• H: Virtualisierungs optimiert
• P: IaaS optimiert
• Q: Flüssigkeitskühlung
• N: Netzwerkoptimiert
• M: Media optimiert
• S: Storage & Hyperconverged optimiert
• T: Verlängerter Lebenszyklus
• V: SaaS optimiert
• U: Einsockelvariante
• Y: Unterstützt Intel® Speed Select Technology – Performance Profile (Intel® SST-PP) 2.0
• +:

Die unterschiedlichen Optimierungen bedeuten unterschiedliche Anzahlen von Beschleuniger-Schaltungen im Chip.

Produkt Name	Erhältlich	Chip-Variante	UPI-Links	Max. Sockel	Anz Kerne	Max Turbo Frequenz	Basis Frequenz	Cache	TDP
Bronze 3408U	Q1'23	MCC	0	1	8	1.90 GHz	1.80 GHz	22.5 MB	125 W
Silver 4410T	Q1'23	MCC	2	2	10	4.00 GHz	2.70 GHz	26.25 MB	150 W
Silver 4410Y	Q1'23	MCC	2	2	12	3.90 GHz	2.00 GHz	30 MB	150 W
Silver 4416+	Q1'23	MCC	2	2	20	3.90 GHz	2.00 GHz	37.5 MB	165 W
Gold 5411N	Q1'23	MCC	3	1	24	3.90 GHz	1.90 GHz	45 MB	165 W
Gold 5412U	Q1'23	MCC	0	1	24	3.90 GHz	2.10 GHz	45 MB	185 W
Gold 5415+	Q1'23	MCC	3	2	8	4.10 GHz	2.90 GHz	22.5 MB	150 W
Gold 5416S	Q1'23	MCC	3	2	16	4.00 GHz	2.00 GHz	30 MB	150 W
Gold 5418N	Q1'23	MCC	3	2	24	3.80 GHz	1.80 GHz	45 MB	165 W
Gold 5418Y	Q1'23	MCC	?	?	24	3.80 GHz	2.00 GHz	45 MB	185 W
Gold 5420+	Q1'23	MCC	3	2	28	4.10 GHz	2.00 GHz	52.5 MB	205 W
Gold 5423N	Q1'23	LCC	?	?	20	4.00 GHz	2.10 GHz	37.5 MB	145 W
Gold 5433N	Q1'23	LCC	?	?	20	4.10 GHz	2.30 GHz	37.5 MB	160 W
Gold 6403N	Q3'23	MCC	?	?	24	3.60 GHz	1.90 GHz	45 MB	185 W
Gold 6414U	Q1'23	XCC	0	1	32	3.40 GHz	2.00 GHz	60 MB	250 W
Gold 6416H	Q1'23	MCC	3	4	18	4.20 GHz	2.20 GHz	45 MB	165 W
Gold 6418H	Q1'23	MCC	3	4	24	4.00 GHz	2.10 GHz	60 MB	185 W
Gold 6421N	Q1'23	MCC	3	1	32	3.60 GHz	1.80 GHz	60 MB	185 W
Gold 6423N	Q3'23	MCC	?	?	28	3.60 GHz	2.00 GHz	52.5 MB	195 W
Gold 6426Y	Q1'23	MCC	3	2	16	4.10 GHz	2.50 GHz	37.5 MB	185 W
Gold 6428N	Q1'23	MCC	3	2	32	3.80 GHz	1.80 GHz	60 MB	185 W
Gold 6430	Q1'23	XCC	3	2	32	3.40 GHz	2.10 GHz	60 MB	270 W
Gold 6433N	Q3'23	MCC	?	?	32	3.60 GHz	2.00 GHz	60 MB	205 W
Gold 6433NE	Q3'23	MCC	?	?	32	3.60 GHz	2.00 GHz	60 MB	205 W
Gold 6434	Q1'23	MCC	3	2	8	4.10 GHz	3.70 GHz	22.5 MB	195 W
Gold 6434H	Q1'23	MCC	3	4	8	4.10 GHz	3.70 GHz	22.5 MB	195 W
Gold 6438M	Q1'23	MCC	3	2	32	3.90 GHz	2.20 GHz	60 MB	205 W
Gold 6438N	Q1'23	MCC	3	2	32	3.60 GHz	2.00 GHz	60 MB	205 W
Gold 6438Y+	Q1'23	MCC	3	2	32	4.00 GHz	2.00 GHz	60 MB	205 W
Gold 6442Y	Q1'23	MCC	3	2	24	4.00 GHz	2.60 GHz	60 MB	225 W
Gold 6443N	Q3'23	MCC	?	?	32	3.60 GHz	2.00 GHz	60 MB	195 W
Gold 6444Y	Q1'23	MCC	3	2	16	4.00 GHz	3.60 GHz	45 MB	270 W
Gold 6448H	Q1'23	MCC	3	4	32	4.10 GHz	2.40 GHz	60 MB	250 W
Gold 6448Y	Q1'23	MCC	3	2	32	4.10 GHz	2.10 GHz	60 MB	225 W
Gold 6454S	Q1'23	XCC	4	2	32	3.40 GHz	2.20 GHz	60 MB	270 W
Gold 6458Q	Q1'23	MCC	3	2	32	4.00 GHz	3.10 GHz	60 MB	350 W
Platinum 8444H	Q1'23	XCC	4	8	16	4.00 GHz	2.90 GHz	45 MB	270 W
Platinum 8450H	Q1'23	XCC	4	8	28	3.50 GHz	2.00 GHz	75 MB	250 W
Platinum 8452Y	Q1'23	XCC	4	2	36	3.20 GHz	2.00 GHz	67.5 MB	300 W
Platinum 8454H	Q1'23	XCC	4	8	32	3.40 GHz	2.10 GHz	82.5 MB	270 W
Platinum 8458P	Q1'23	XCC	3	2	44	3.80 GHz	2.70 GHz	82.5 MB	350 W
Platinum 8460H	Q1'23	XCC	4	8	40	3.80 GHz	2.20 GHz	105 MB	330 W
Platinum 8460Y+	Q1'23	XCC	4	2	40	3.70 GHz	2.00 GHz	105 MB	300 W
Platinum 8461V	Q1'23	XCC	0	1	48	3.70 GHz	2.20 GHz	97.5 MB	300 W
Platinum 8462Y+	Q1'23	XCC	3	2	32	4.10 GHz	2.80 GHz	60 MB	300 W
Platinum 8468	Q1'23	XCC	4	2	48	3.80 GHz	2.10 GHz	105 MB	350 W
Platinum 8468H	Q1'23	XCC	4	8	48	3.80 GHz	2.10 GHz	105 MB	330 W
Platinum 8468V	Q1'23	XCC	3	2	48	3.80 GHz	2.40 GHz	97.5 MB	330 W
Platinum 8470	Q1'23	XCC	4	2	52	3.80 GHz	2.00 GHz	105 MB	350 W
Platinum 8470N	Q1'23	XCC	4	2	52	3.60 GHz	1.70 GHz	97.5 MB	300 W
Platinum 8470Q	Q1'23	XCC	4	2	52	3.80 GHz	2.10 GHz	105 MB	350 W
Platinum 8471N	Q1'23	XCC	4	1	52	3.60 GHz	1.80 GHz	97.5 MB	300 W
Platinum 8480+	Q1'23	XCC	4	2	56	3.80 GHz	2.00 GHz	105 MB	350 W
Platinum 8480C	Q1'23	?	?	?	56	3.80 GHz	2.00 GHz	105 MB	350 W
Platinum 8490H	Q1'23	XCC	4	8	60	3.50 GHz	1.90 GHz	112.5 MB	350 W
Max 9460	Q1'23	XCC	3	2	32	3.50 GHz	2.70 GHz	75 MB	350 W
Max 9462	Q1'23	XCC	3	2	40	3.50 GHz	2.20 GHz	97,5 MB	350 W
Max 9468	Q1'23	XCC	4	2	48	3.50 GHz	2.10 GHz	105 MB	350 W
Max 9470	Q1'23	XCC	4	2	52	3.50 GHz	2.00 GHz	105 MB	350 W
Max 9480	Q1'23	XCC	4	2	60	3.50 GHz	1.90 GHz	112.5 MB	350 W

Chip – Baureihen

• 4. Generation Scalable Processors
• Xeon W 34xx Workstation Processors

Weblinks

• Products formerly Sapphire Rapids. Intel, abgerufen am 12. Januar 2023 (englisch).
• Chipsatz C741. Intel, abgerufen am 12. Januar 2023 (englisch).
• Intel® Xeon® Scalable Processors Numbers and Suffixes. Intel, abgerufen am 19. Oktober 2023 (englisch)