Intel zeigt Wafer und Die zu Xeon Phi Knights Landing (Update)

Intel nutzt die Gunst der Stunde und zeigt im Vorfeld der Supercomputing 2015, die morgen beginnen wird, erstmals einen Die-Shot sowie einen dazugehörigen Wafer zu Intels Beschleunigerchip Xeon Phi mit dem Codenamen Knights Landing. Zuletzt wurde Ende August auf dem IDF bekannt, dass die stärkste Xeon-Phi-Variante über 76 Rechenkerne verfügen wird, vier davon aber auf Reserve gehalten werden. Zu den 76 Rechenkernen gesellen sich noch sechs DDR4-Speichercontroller, ein PCI-Express-3.4-Interface und der DMI-Controller. Weiterhin vorhanden sind acht EDC-Controller für ebenso viele MCRAM-Bausteine mit jeweils 2 GB Kapazität. Einen komplexeren Chip hat Intel bisher noch nicht gefertigt und dies zeigt sich nun auch in den Bildern des Die und dem dazugehörigen Wafer.

Offiziell ist hinsichtlich der Fertigung derzeit nur bekannt, dass die dritte Xeon-Phi-Generation in 14 nm FinFET gefertigt wird und in der Variante ohne Omni-Path-Fabric auf 7,2 Milliarden Transistoren kommen. Mit dem Omni-Path-Fabric sollen es sogar 8 Milliarden Transistoren sein. Intel lässt die Chips auf Wafern mit einem Durchmesser von 350 mm fertigen. Über die Größe der einzelnen Chips macht Intel allerdings keine Angaben. Die Kollegen von Golem haben aber nachgezählt und kommen auf den veröffentlichten Bildern auf eine Anzahl von etwa 80 Chips auf einer Wafer. Am Rand kommt es aber natürlich zu einem Verschnitt und auch die komplett abgebildeten Chips müssen nicht alle voll funktionsfähig sein – üblicherweise ist die Yield-Rate, also die Ausbeute, zur Mitte des Wafer hin besser. Derzeit wird davon ausgegangen, das Xeon Phi Knights Landing auf eine Chipgröße von 700 mm² kommt.

Der dazugehörige Die-Shot zeigt die Strukturen der Architektur bzw. des Aufbaus des Chips: 38 Tiles mit jeweils zwei Rechenkernen sind in einem 2D-Mesh organisiert. Zwischen den zwei Rechenkernen ist jeweils der L2-Cache zu erkennen. An den Außenseiten rechts und links sind zudem sehr schon die DDR4-Speichercontroller zu erkennen, während die EDC-Controller für die MCRAM-Bausteine oben und unten zu finden sind.

Insgesamt sollen die neuen Xeon-Phi-Beschleuniger auf über 3 TFLOPS Double-Precision-Performance kommen. Zum Vergleich: AMDs FirePro W9100 kommt auf 2,62 TFLOPS und NVIDIAs Tesla K80 erreicht 2,91 TFLOPS. Wichtig ist aber auch der lokal verfügbare Speicher, der 16 GB groß sein soll. Beim Speicher handelt es sich um Hybrid Memory Cubes von Micron, die im gleichen Package untergebraucht sind, wie der Xeon-Phi-Chip. Damit will Intel die Zugriffszeiten auf diesen Speicher reduzieren und zudem die Bandbreite erhöhen. Letztgenannte soll bei 480 GB pro Sekunde liegen, was in etwa 1/3 schneller ist als das was AMD und NVIDIA derzeit als Anbindung ihrem Grafikspeicher zur Verfügung stellen können. Details zur aktuellen Omni-Path-Technik gab Intel ebenfalls im August bekannt und bietet nun neue Hardware an.

Derzeit hat sich Intel noch nicht genauer zu den einzelnen Modellen geäußert, die man anbieten will. Eine entsprechende Ankündigung soll zu Begin des Jahres 2016 erfolgen. Mit dem Ausbau erster Supercomputer mit der neuen Xeon-Phi-Generation wird in der Mitte des kommenden Jahres gerechnet.

Update:

Auf der Supercomputing 2015 konnten sich die Kollegen von Anandtech einen tiefergehenden Eindruck der aktuellen Hardware verschaffen. Darunter sind auch Fotos der unterschiedlichen Packages, denn Intel bietet Xeon Phi Knights Landing mit und ohne einem zusätzlichen Co-Prozessor sowie dem Omni-Path-Interconnect an. Der interne Anschluss wirkt etwas seltsam platziert, doch über den Sockel wollte oder konnte Intel die dazugehörige Kommunikation nicht erledigen. Der Kühlkörper ist auch nicht vollständig geschlossen, da der MCRAM etwas mehr Platz benötigt, als der restliche Bereich des Prozessors.

Auf der Ausstellungsfläche der Supercomputing 2015 waren außerdem bereits die ersten PCI-Express-Karten bzw. komplette Mainboards für Xeon Phi Knights Landing zu sehen. Diese sind länger als beispielsweise ein ATX-Mainboard, dafür aber auch deutlich schmaler. Neben dem Sockel für den Prozessor und den acht DIMM-Steckplätzen für den DDR4-Speicher befindet sich auf den Boards aber auch noch ein großer Bereich für weitere Controller und Steckplätze, der wenig effektiv genutzt wirkt.

Im aktuellen Quartal beginnt Intel bereits erste Kunden mit den neuen Xeon Phi Knights Landing zu bestücken. Eine marktweite Verfügbarkeit will Intel aber erst im 1. Quartal 2015 erreichen können.