大數據對計算和存儲性能更高的要求，引發了高性能CPU市場的新一輪爭奪戰。x86架構是在這一市場擁有優勢，但英特爾和AMD的競爭正在加劇。另外，Arm陣營近年來在服務器市場發起猛烈攻勢，新興的RISC-V也不想錯過這一利潤豐厚且潛力巨大的市場。
今天，英特爾正式發布第三代至強可擴展處理器(代號：Ice Lake)及一系列相關產品組合，開啟了x86陣營英特爾和AMD第三代高性能CPU新一輪的爭奪戰。
核心數最高為40核的10nm第三代至強處理器對戰三月中旬AMD發布的最高64核7nm第三代EPYC(霄龍)CPU，誰更有優勢?正式發布前就已經出貨20萬顆第三代至強CPU的英特爾，能否壓制AMD在CPU市場的上升勢頭?
第三代至強平均性能提升46%
自2017年英特爾發布首款至強可擴展處理器，英特爾至今已經交付了超過500萬顆至強處理器，部署了超過10億個至強核心，有超過800個云服務提供商部署了基于英特爾至強CPU的服務器。
這是值得驕傲的成績，但市場的競爭也足以讓英特爾保持警惕。市場分析公司Mercury Research指出，截至2020年第三季度，AMD在客戶計算芯片市場的份額已經連續12個季度增加。IDC分析師Shane Rau指出，2020年第四季度，AMD在服務器CPU市場的單位占有率為7.7%，營收占有率為8.7%。
英特爾公司副總裁兼至強處理器與存儲事業部總經理Lisa Spelman在新品發布會上表示：“我們沒有把至強稱作一個服務器產品，它是一個數據中心產品。”
無論定位如何，處理器的升級最為直觀的就是性能提升。據悉，第三代至強可擴展處理器采用英特爾10nm工藝，最多有40個核心， IPC相比上一代20核Cascade Lake有20%的提升，AI性能相比上一代提升74%，總體性能相比上一代平均提升46%，相比第一代產品平均提升2.65倍。
“我們一直努力保守核心數這一秘密，但在發布前還是泄漏了。”Lisa Spelman表示。
核心數雖然是被迫介紹，但Lisa對最新至強處理器的其它特性顯然非常樂于分享，她特別介紹了三個特性。
首先，第三代至強可擴展處理器是英特爾的第一個主流雙插槽并啟用SGX英特爾軟件防護擴展技術的數據中心處理器。
雷鋒網(公眾號：雷鋒網)了解到，SGX已經上市好幾年了，但是這是第一次應用到至強E平臺。雙插槽平臺可以用于增強安全性，增加指定位址空間大小和驅動基于云的機密計算環境。數據中心處理器在插槽內外的性能拓展，從根本上取決于相關架構的效率。第三代至強處理器增加了總體共享緩存，同時新的Sunny cove架構以及緩存架構升級，可以實現八個內存通道和最高3200的內存速度。
第二，作為仍然是目前唯一內置AI加速的數據中心處理器，英特爾增強了AI性能。這得益于英特爾在軟件和指令集方面的投資，最新的至強處理器引入了DL Boost和VNNI指令集，可以對指令數量進行4:1或者是3:1的壓縮。體現在性能上，比如Mobilenet模型處理能力提升了66%，BERT語言模型處理提升了74%。
第三，第三代至強可擴展處理器內置英特爾密碼操作硬件加速。“大家都在爭先恐后的去加密用戶數據，想走在威脅前面，這必然會帶來一些‘性能稅’，我們通過創新指令，降低算法成本，最新的至強處理器可以為很多重要的加密算法包括公鑰對稱加密、哈希法等提供突破性的性能。”Lisa Spelman表示。
英特爾與AMD第三代CPU的性能對決
升級后的第三代至強，與幾周前發布的AMD第三代EPYC對比有哪些優勢?英特爾的技術專家給出了兩者從架構、內存到工作負載的對比數據。首先是內存時延，無論是L1、L2還是L3級緩存，第三代至強比第三代AMD EPYC都有一定程度的優勢。
“至強處理器可以直接訪問統一的緩存，從而獲得一致的響應時間和訪問數據時間。競爭對手的產品有8個不同的計算芯片，每個都有獨立緩存，如果數據在本地緩存，響應時間會很短，但數據不在本地緩存就需要到另一個芯片檢索數據，因此本地緩存訪問和遠程訪問響應的時間會差很多。”英特爾技術專家解釋。
內存能力方面，第三代至強可以支持兩條DIMM在最高3200的頻率下運行，AMD三代EPYC只能單通道運行3200的頻率，這將會降低內存的吞吐量。DRAM的時延，也因為架構的差別有所差異，至強在芯片旁邊就是內存控制器，所以本地插槽延時更短，可以實現最高30%的性能提升。特別是，最新至強配容量可達6TB的傲騰持久內存，能夠更好地實現快速訪問。
接下來看在工作負載方面的提升。英特爾技術專家表示：“工作負載加速器指令就好比性能倍增器，它提供的增益要比僅向處理器添加核心所能帶來的增益高很多。”這是至強40個核心能比64核心EPYC有更高性能的關鍵。
根據技術專家給出的數據，在高性能計算中，在至強AVX-512指令集的優化作用下，EPYC的性能只達到1，第三代至強的性能都在1之上。這種優化對于生命科學、化學、金融領域等的工作負載加速都有積極意義。
在云服務器和基礎架構服務的工作負載中，第三代至強的加密指令可以顯著提升速度，在網絡交易庫可以實現2-3倍的性能提升，對于云基礎設施的新工作負載云專家等都能體現出優勢。
對比AI推理能力，至強比EPYC的優勢也十分明顯，單一AI負載可以比64核EPYC高25倍。英特爾技術專家指出，“許多應用是在產品發布之后通過客戶軟件來持續提升，這種提升非常驚人，在一些AI推理中可以達到30倍的性能提升，一些應用時延降低了10倍。”
Lisa Spelman說：“幾年前開始我們就開始早早投資指令集和軟件，這個戰略正在產生巨大的回報。”
有意思的是，至強展現出的架構、時延的優勢，其關鍵是傳統架構與小芯片架構之間的差異。英特爾也在推動小芯片和先進封裝技術的發展，未來也會將小芯片架構應用到至強處理器中，英特爾如何解決小芯片帶來的挑戰值得關注。
強調組合產品優勢，英特爾至強出貨有保證
“CPU是客戶購買決策的關鍵部分，但是這不是唯一的因素，其中最酷的因素之一就是讓客戶看到我們提供的整個產品組合。通過使用整個產品組合，客戶能完成復雜而重要的購買決策。”Lisa Spelman表示。
英特爾公司市場營銷集團副總裁、中國區數據中心銷售總經理陳葆立也說：“我們之前做過一些調查，企業購買一個服務器最關心的是可靠性、穩定性、大規模部署的實力。至強已經有5000萬顆的出貨量，非常多軟件開發商已經有很多版本的優化軟件，這對客戶來而言是非常大的一個吸引力。對于至強或者是x86的競爭力，我們都非常有信心。”
因此，英特爾發布第三代至強可擴展處理器的同時，還發布了傲騰持久內存200系列，內存帶寬增加32%，每個插槽內存容量最高可以達到6TB。
同時，號稱世界上最快的數據中心固態硬盤傲騰P5800X也正式發布，IOPS提升4倍，滿足高速網絡需求，TOS最高提升6倍，滿足最嚴苛SLA要求，相較NAND固態硬盤，延遲降低13倍。
除此之外，英特爾還發布了最新的以太網適配器800系列，吞吐量最高為200GB/s，適合高性能 vRAN、NFV轉發面、存儲、高性能計算、云和CDN等應用場景，能夠為虛擬機的密度提供最多兩倍的資源。
2019年宣布的Agilex FPGA也在此次發布會上正式發布。Lisa Spelman解釋，由于對靈活性和敏捷性的要求都很高，所以FPGA的研發需要漫長的時間。采用英特爾10納米SuperFin工藝的Agilex FPGA，搭配Quartus Prime軟件，與競爭對手的7納米FPGA相比，能實現高于2倍的每瓦性能。
英特爾的組合產品在傳統的零售、供水等領域都展現出了優勢。
“在某些情況下，通過軟件優化，我們的處理器的性能會比發布的時候有所提升。對我們來說，關鍵的改變重點和戰略是在我們交付的產品性能基礎之上進行部署優化，而不是讓我們的客戶或者是解決方案團隊直接轉移到下一代產品的開發上去。”Lisa Spelma同時表示。
陳葆立也提到：“頭部客戶我們直接和他們合作，一起做優化;中小企業更多是和方案商合作，我們全球有500個英特爾精選解決方案，我們還會繼續投資，聚焦邊緣網絡、云、高性能計算、HPC和傳統的企業工作負載提供精選解決方案。”
頭部客戶的需求讓至強在正式發布之前就已經出貨了20萬顆。陳葆立透露：“已經出貨的20萬顆至強第三代可擴展處理器，主要是一些重點客戶，可以進行早期驗證，包括他們內部的工作負載。”
Lisa透露，第三代至強處理器在2020年底投入生產，2021年一季度一直在加大生產力度。“我們打算利用自身OEM的優勢最大限度滿足市場對第三代產品的需求。所有主要的云服務提供商都計劃部署Ice Lake的服務，他們會在4月份首次推出此類服務。我們有超過50個優秀的OEM、ODM預計將向市場推出超過250個基于Ice Lake的設計。“
英特爾公司副總裁兼中國區總經理王銳對雷鋒網表示：“至強處理器的出貨有保證，特別是數據中心。我們在全力提升產能，實際的提升比計劃更高。”
小結
2015年就開啟并購布局XPU的英特爾，如今看來又一次引領了異構計算的時代。因此，在外界看來英特爾面臨著AMD的挑戰之時，英特爾依然能夠憑借全面的產品組合來應對當下的競爭。當然也可以看到，在激烈的市場競爭之下，英特爾也愿意直接拿出詳細的產品性能對比數據來證明自己的實力。
AMD憑借選用臺積電的先進工藝制程，以及更早使用小芯片設計贏得了再次搶奪英特爾CPU市場份額的機會，但在全球芯片缺貨的背景下，產能搶奪成了純芯片設計公司最具挑戰的問題，同時，英特爾也從性能對比中指出了小芯片設計的不足，并且強調了至強獨一無二的AI性能優勢。在這樣的情況下，擁有芯片工廠的英特爾也迎來了壓制住AMD的好時機。
但是，面對來勢洶洶的Arm和RISC-V，以及大數據和AI時代更加多樣化的需求，英特爾也無法高枕無憂，這或許也是英特爾更加重視定制化方案，與最終用戶走的更近的原因所在。
迎來新任CEO以及進入IDM 2.0時代的英特爾，還能給我們帶來驚喜嗎?
