電子發燒友網報道(文/吳子鵬)日前,有外媒報道稱,英特爾計劃在韓國首爾設立科研實驗室,通過擴展和三星、SK海力士的合作,推進適用于數據中心的DRAM芯片研發工作。
此前,我們在報道中已經指出,英特爾由于內部戰略的混亂,在AI計算芯片方面已經落于人后,并且從時間上至少落后英偉達兩年。在英偉達高速發展的情況下,英特爾在AI算力芯片方面很難翻身。
不過,對于AI計算來說,存儲的重要性同樣很高。目前,高性能計算芯片基本都是配HBM內存幫助加快運算,但是在算力系統里,計算和存儲的割裂還是比較嚴重的。如果英特爾能夠在內存方面獲得突破,有望實現換道超車。
英特爾首爾研發實驗室
根據報道,位于首爾的數據中心開發實驗室將于今年年底前竣工開業,主要負責為數據中心開發DDR5 DRAM內存技術。在這個實驗室里,英特爾將聯手三星和SK海力士為數據中心開發DDR5 DRAM內存技術,測試和評估DDR5和Compute eXpress Link等下一代內存產品的性能。
不久前,三星宣布其采用12納米級工藝技術的16Gb DDR5 DRAM已開始量產。與14納米級DRAM相比,三星電子全新的12納米級DDR5 DRAM可將功耗降低約23%,將晶圓產能提高約20%,最高可支持7.2Gbps的速度。
另外,SK海力士也于近日宣布,已經完成了現有DRAM中最為微細化的1bnm(第五代10nm級別)的技術研發,并將適用其技術的DDR5服務器DRAM開始了“英特爾數據中心存儲器認證程序(The Intel Data Center Certified memory program)”。據介紹,新工藝量產的DRAM運行速度為6.4Gbps,數據處理速度提高了33%,相較于1αnm工藝產品,功耗降低了20%。
對于業界來說,三星和SK海力士的最新DRAM產品,除了應用于LPDDR5T和HBM3E產品之外,和英特爾主導的CXL技術結合也是一個看點,有望進一步消除高性能計算的內存墻效應。
CXL內存是重點
Compute eXpress Link(CXL)內存擴展是主要硬件供應商和云提供商于2019年共同制定的開放標準,被認為是PCI-e(PCI Express)技術最主要的替代者,而英特爾是CXL聯盟牽頭人和主要推動者。
CXL在PCIe 5.0物理層基礎上定義了三種協議,有效實現了內存拓展,還引入了共享內存池,達到CPU、存儲、FPGA、加速器之間的緩存一致性。
過去四年的時間里,CXL已經連續更新了1.0/1.1、2.0、3.0三個版本,發展非常迅速。到了CXL 3.0時代,一個全新的理念已經成型——共享內存。CXL3.0建立在PCI-Express 6.0之上,將內存傳輸的帶寬提升了兩倍,達到64GT/s。更為重要的是,CXL3.0提供標準邏輯能力,允許更復雜的連接拓撲,使得數據中心應用能夠更靈活地分享內存。
圖源:CXL聯盟
目前,無論是數據中心還是算力中心,實際上其基本結構依然還是馮諾依曼結構,由計算、傳輸和存儲構成。在這個結構中,目前計算和存儲的對應關系基本是一對一,一個物理內存只能屬于某一臺服務器。在CXL3.0技術的加持下,如今計算和內存已經實現了解耦,因此內存有望成為一個嶄新的系統。
首先,服務器之間將能夠直接訪問彼此的內存,無需再通過CPU,這樣就能夠顯著提升效率,降低系統運算的延遲。其次,相較于CXL2.0,新版本協議將內存池化的更加徹底,每個主機不再需要分配自己專屬內存段,而是多個主機可以擁有一個共享內存段的一致性副本。
我們都知道,在數據中心領域,目前CXL內存已經逐漸展露鋒芒,將塑造一種全新的服務器集群方式,顯著提高數據處理的效率。而在應對ChatGPT為首的高算力需求應用時,正如三星內存副總裁Kim Jae-joon所言,ChatGPT等基于自然語言技術的交互式AI應用的發展有利于提升內存需求。因此,CXL內存也有用武之地。
數據顯示,在過去的20多年中,處理器的性能以每年大約55%速度快速提升,而內存性能的提升速度則只有每年10%左右。在算力集群中,基于CXL協議的DRAM能夠有效減輕SRAM 的工作負擔,極大地提升模型訓練和推理的效率。
因此,在持續推動CXL發展的過程中,英特爾有望摸索出一套計算和內存更加均衡的算力集群方式,在整體效率方面超過英偉達計算芯片加主線內存的方式,這也不失為一種破局之道。
后記
英特爾目前在數據中心和算力中心面臨的挑戰是全方面的,數據中心份額被逐漸蠶食,算力中心則遲遲無法打開局面。不過,如果能夠借助CXL技術構建一套全新的計算體系,英特爾有望重新奪回主動權。
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