記者探訪英特爾Fab 42工廠：下一代晶元開發進展搶先知曉
作為「美國製造」的重要一環，Cnet 資深記者 Stephen Shankland 剛剛分享了亞利桑那州英特爾 Fab 42 工廠的參觀體驗。 不過最讓我們感興趣的，還是下一代Sapphire Rapids 至強、Meteor Lake 台式處理器、以及 Ponte Vecchio GPU 的一瞥。
（圖 via Cnet）
據悉，Fab 42 工廠主要負責 10nm（Intel 7）和 7nm（Intel 4）晶片的製造與測試，涵蓋了英特爾下一代消費級、數據中心、高性能計算產品線。
比如 Meteor Lake 台式處理器、Sapphire Rapids 至強 CPU、以及面向 HPC 的 Ponte Vecchio GPU 。
Intel’s Fab 42 – A Peek Inside（via）
首先介紹 Meteor Lake，其定於 2023 年上市。 作為英特爾首個採用多晶元設計的產品，Cnet 設法搞到了第一組測試晶元的照片。
它看起來與該公司在 2021 架構日活動期間展示的渲染圖很像，而相關測試工具旨在確保 Forveros 互連封裝工藝能夠如預期般工作。
Meteor Lake 測試晶片展示了在同一基板上互連的四個小晶元，參考官方分享的渲染圖，頂部應該是計算塊（Compute Tile）、中間為 SoC-LP、底下為 GPU 塊。
不過從晶元尺寸上來看，WCCFTech 推測最上面的可能才是 GPU 塊，核心計算塊則被包裹在了中間（底層還是包含 IO 的 SoC-LP）。
然後我們見到了 300mm 的Meteor Lake 測試晶片晶圓，該流程需要再次確保晶片上的互連如預期工作。
鑒於英特爾已經完成了 Meteor Lake 計算塊方面的工作，如果一切順利的話，最終晶片有望於 2022 年 2 月試產，並於 2023 年正式推出。
其它方面，預計Meteor Lake系列桌上型 / 桌面 CPU 會採用升級後的高性能” Redwood Cove” 架構，搭配 7nm EUV 工藝。 不過在設計之初，英特爾就已經考慮到了不同製程節點下的應用。
有趣的是，Meteor Lake 或成為英特爾首次告別環形互連總線架構的 CPU 產品線。 也有傳聞稱，Meteor Lake 或採用純 3D 堆疊設計，並可利用來自外部晶圓廠的 I/O 晶片（比如台積電）。
另有面向移動平臺的Meteor Lake-P / Meteor Lake-M
不過更重要的是，英特爾將正式在CPU上啟用Foveros封裝技術來連接基板上的各種晶片（XPU），這也與14代晶片上的”Compute Tile”描述保持一致。
插槽方面，它應該會保留對 LGA 1700 主機板的支援（與 Alder Lake / Raptor Lake 一樣），輔以 PCIe 5.0 和 DDR5 記憶體支援（主流和入門型號應該相容 DDR4）。
其次是面向伺服器 / 資料中心市場的 Sapphire Rapids 至強產品線，標準 SKU 包含了 4 個計算塊、但 HBM 版本還集成了四組高頻寬緩存，整體 8 個小晶片通過 EMIB 互連進行通訊（晶片邊緣較小的矩形條）。
如圖所示，Sapphire Rapids-SP 至強 CPU 在片上集成了高達 64GB 的 HBM2e 記憶體，相關設計已顯得相當成熟，表明其已做好在 2022 年之前部署於下一代數據中心的準備。
標準款 Sapphire Rapids 至強 CPU 由四個 XCC 的小晶片組成，尺寸約 400 m㎡ 。 頂級的 Sapphire Rapids-SP 至強處理器上總共有四個晶片，每個裸片通過 EMIB 互連起來。
EMIB 的間距為 55u，核心間距則是 100u 。 普通的 Sapphire Rapids-SP 至強 CPU 具有 10 個 EMIB 互連（HBM2e 版本為 14 個），整個封裝尺寸為 4446 m㎡ 。
四個 HBM2e 記憶體則採用了 8-Hi 堆棧方案，英特爾打算每堆棧至少提供 16GB，那整個 Sapphire Rapids-SP 就是 64GB，封裝尺寸也達到了驚人的 5700 m㎡（較標準款大 28%）。
即使與近期洩露的AMD霄龍（EPYC）Genoa 相比，HBM2e 版 Sapphire Rapids-SP 晶片的最終封裝也大了 5%（但標準款 Sapphire Rapids CPU 的封裝要小 22%）。
● Intel Sapphire Rapids-SP 至強（標準封裝）- 4446m㎡
● Intel Sapphire Rapids-SP 至強（HBM2E 封裝）- 5700m㎡
● AMD EPYC Genoa（12 CCD 封裝）- 5428m㎡
此外英特爾表示，與標準封裝設計相比，EMIB 鏈路可帶來兩倍頻寬密度和能效改進。
有趣的是，該公司將最新的至強產品線稱作”邏輯單片”，意味著它們採用了與單晶元相同的互聯功能（技術上將四個小晶元連到一起）。
最後是 Ponte Vecchio 晶片，英特爾概述了旗下數據中心旗艦 GPU 的一些重要參數，包括 128 核 Xe、128 個 RT 單元、HBM2e 緩存、以及 8-Tile 的 Xe-HPC GPU 。
該晶片擁有兩組相對獨立的堆疊和 408MB L2 快取，互相之間通過 EMIB 互連，並將在多個晶片上運用自家的 10nm（Intel 7）+ 台積電 N7 / N5 等不同工藝節點。
此前英特爾還介紹過基於 Xe-HPC 架構的 Ponte Vecchio 旗艦 GPU 的封裝與晶片尺寸，可知其由 2-Tile 組成、每 Tile 疊有 16 個可用裸片。 最大號晶元的頂部尺寸為 41 m㎡，基礎晶片（計算塊）的大小為 650 m㎡ 。
以下是 Ponte Vecchio GPU 用到的所有製程工藝：
● 英特爾 7nm
● 台積電 7nm
● Foveros 3D 封裝
● EMIB 互連
● 10nm 增強 Super Fin
● Rambo Cache
● HBM2 高頻寬緩存
以下是英特爾如何達成 47-Tile 的 Ponte Vecchio 晶片的：
● 16 Xe HPC（內 / 外）
● 8 Rambo（internal）
● 2 Xe Base（internal）
● 11 EMIB（internal）
● 2 Xe Link（external）
● 8 HBM（external）
綜上所述：Ponte Vecchio 並不是一整塊大晶片，而是使用了 8 個 HBM 8-Hi 堆棧 + 11 路 EMIB 互連，完整封裝尺寸為 4843.75 m㎡ 。
作為一款性能強大的小晶元設計產品，其總共堆疊了 47 個計算塊，且並非完全基於同一種工藝節點。
此外使用高密度 3D Foveros 封裝的 Meteor Lake CPU，其「凸點間距」（bump pitch）為 36u 。
英特爾正在亞利桑那州 Chandler 建設 Fab 52 / 62 工廠
展望未來，Intel Fab 42 工廠將於幾年後併入 Fab 52 / 62，以生產更先進的晶片產品。
公司新任CEO派特·基辛格曾表示：「摩爾定律仍然有效」。 而在接下來的四年，英特爾將加快趕超競爭對手的腳步。