AMD

【舊金山現場直擊】今年6月ISC 2023國際超級電腦大會，全球最新的500大超級電腦排名剛剛熱騰騰出爐，採用AMD產品上榜的超級電腦共有121個。連續3屆位居全球超級電腦第1的美國橡樹嶺國家實驗室旗下超級電腦Frontier，採用AMD EPYC處理器、Instinct加速器，以超過Exaflops效能領先其他對手。

緊接在超級電腦大會之後不久，AMD揭露了資料中心及AI一系列的新產品，展現對資料中心市場的最新布局。首先，在第4代EPYC處理器方面擴大產品線，特別針對雲原生需求，發表代號為Bergamo的EPYC處理器，一舉將現有代號為Genoa的第4代EPYC處理器核心數從96核心、192執行緒，提高至128核心、256執行緒，處理器核心、執行緒數量增加，滿足需要更高密度的雲原生應用需求。

相較於Bergamo鎖定雲原生，另一個第4代EPYC處理器生力軍則是Genoa-X，定位為資料中心流體力學、產品設計、工程模擬等技術型運算需求，支援3D V-Cache技術，最多擁有1.1GB的L3快取記憶體，相容於SP5插槽。緊接在後，2023年下半年還會推出同為第4代EPYC處理器的Siena，專門鎖定電信及邊緣運算需要。

去年AMD推出第4代EPYC處理器，作為第3代處理器的接班人，首批搶先登場的第4代EPYC處理器為Genoa產品線，今年則一口氣增加了鎖定雲原生的Bergamo、技術運算的Genoa-X及電信邊緣運算的Siena，讓這批進攻資料中心的第4代EPYC大軍，產品陣容更為完整。不論是Genoa、Bergamo、Genoa-X或是Siena，這些第4代EPYC處理器皆相容於目前EPYC 9004系列插槽，可無縫升級。

事實上，CPU僅是AMD整個資料中心拼圖中的一塊，AMD看到CPU以外更大的商機，以500億美元大手筆買下Xilinx，取得的FPGA處理器相關技術，為其增添在資料中心市場的競爭籌碼。2022年，AMD再以19億美元買下Pensando，取得DPU相關技術。

現在，除了CPU，AMD也針對資料中心內各種工作負載優化，提供對應的運算產品，例如在資料中心協助卸載CPU工作的DPU方面，AMD推出新的P4 DPU，減輕CPU虛擬化的工作負載，並推出Pensando SmartNIC。

隨著生成式AI帶動更多AI應用需求，針對資料中心興起的AI加速運算，AMD先前已推出GPU加速器Instinct 200系列，今年Instinct加速器推出Instinct MI300系列，包含採用APU設計的MI300A，定位為HPC及AI加速運算，還有更進階的MI300X，強調為生成式AI設計，以更大容量的記憶體，支援最高400億個參數的大型語言模型。

最高128核心第4代EPYC處理器問世

去年AMD推出第4代EPYC處理器首批產品Genoa，採用Zen 4微架構、5奈米製程，包含900億顆電晶體，產品型號為9004系列，內建CPU核心數從16個核心到最高的96核心，L3快取記憶體從64MB到384MB，並有不同的熱功耗設計，在整個第4代EPYC處理器家族中定位在通用計算需求的Genoa，共推出18款產品，以滿足不同的處理器規格需求，例如追求大量工作負載處理的多核心，或是追求處理器及I/O間的平衡、成本最佳化等等。

Genoa能夠推出這麼多款規格，在於將CPU核心、I/O拆分為不同的模組，CPU核心模組稱為CCD（Core Complex Die），每個處理器有12個CCD，每個CCD內有8個核心，以此達到最多96個核心，至於I/O模組（I/O Die）則是整合外部晶片組的I/O控制功能，內建12個 DDR5 記憶體控制器、SATA控制器、PCIe Gen5控制器、Infinity Fabric控制器、CXL控制器等。

這樣的設計也在Bergamo身上，同樣採用5奈米製程，相較於Genoa的Zen 4架構，Bergamo為Zen 4c架構，處理器面積要比Genoa更小35%，共有820億電晶體，在CCD及CPU核心數量上，Bergamo雖然只有8個CCD，但每個CCD擁有的CPU核心數增至16核心，因此最多可達到128個核心。至於I/O模組則和Genoa一樣採用6奈米製程。

Bergamo追求更高核心數密度，共推出3款型號，包括9734、9754S、9754，除了9734為112個核心、224執行緒，9754S與9754都是128個核心，不同的是，9754S關閉SMT功能，且只有128執行緒規格，而9754則擁有256個執行緒。TDP方面，9734的320瓦設計，而9754S與9754則是360瓦，3款型號L3快取都是256MB。

以Zen 4和Zen 4c架構對比，Zen 4每個CPU核心有4MB的L3快取記憶體，但是在Zen 4c部分，每核心的L3快取降至2MB。這是因為在雲端運算中，AMD認為對雲原生應用的優化，更重於L3快取記憶體大小。

在舊金山發表會上，AMD執行長蘇姿丰形容Bergamo使用的Zen 4c是Genoa的Zen 4加強版，當初設計Zen 4時，以每核心的最高效能進行優化，Zen 4c則是針對性能與功率平衡點作優化，達到更高的密度、能源效率。為此，AMD還重新設計Bergamo的L3快取記憶體，將每個CCD內的CPU核心提高為Genoa的2倍。

AMD以Bergamo中的128個核心第4代EPYC 9754，來和60核心的英特爾第4代Xeon 8490H相比，在網站前端、記憶體內分析，或是繁重的交易工作負載。AMD宣稱，Bergamo在各種雲原生應用中，比這款CPU高出2.6倍效能。以每臺伺服器的容器密度來看，也可以提高到2.1倍，而在執行Java工作負載的每瓦效率則有2倍。Bergamo現在已開始針對超大型資料中心業者開始供貨。

即使和同樣擁有128個核心，但採用Arm架構的Ampere Altra Max M128-30,128c處理器相比，AMD稱在每系統瓦特的效能方面，EPYC 9754也高出2.7倍，降低伺服器能源成本。

若以NGINX每秒傳送3.75億筆請求的相同的條件，AMD比較Ampere與EPYC 9754所需的1P伺服器數量，採用Ampere處理器需要65臺伺服器，而採用EPYC 9754僅需29臺伺服器，減少55%的伺服器數量，一年累計能耗可降低最多39%。相同的處理器換成2P伺服器，採用Ampere處理器需要43臺伺服器，採用EPYC 9754需要18臺伺服器，減少58%伺服器數量，一年累計能耗預期減少最多39%。

新推出的Bergamo和現有的Genoa，不論是軟體、插槽的相容性均為百分百。目前支援第4代EPYC處理器9004系列的作業環境，包括作業系統Ubuntu 22.04及SUSE Linux Enterprise 15 SP4，VMware也已在官網公告支援。

至於鎖定HPC高效能運算的新成員Genoa-X，採用Zen 4架構，搭配高效能核心，支援第二代3D V-Cache技術，L3快取記憶體最多到1,152MB；Genoa-X共有3款型號，包括9184X、9384X、9684X，16核心到最高96核心、192執行緒，TDP分為320瓦及400瓦。

超多核心處理器支援更多雲原生應用、改善穩定性

英特爾也不落人後，除了2024年將推出採用Intel 3製程節點，內含P-Core效能核心的Granite Rapids處理器，在同一年也會推出採用Intel 3製程節點，但採用E-Core效率核心的Sierra Forest，最多擁有144個核心，強調專為超大規模資料中心所設計，為雲端運算工作負載最佳化核心，有更高的密度及每瓦效能效率表現。

如下圖所示，英特爾預計在2024年推出Sierra Forest，根據先前的資料，最高擁有144個E-Core效率核心：

兩大X86處理器業者推進資料中心CPU往更多核心發展，進入破百核心競爭，順應愈來愈多的雲原生應用發展。

特別是隨著DevOps越來越普及，開發者可以快速開發、部署新功能，針對不同的應用、功能進行優化。這種快速開發維運的概念，對運算資源的運用也帶來很大的影響。

傳統做法上，大型應用部署在實體伺服器上執行，隨著虛擬化技術的成熟，伺服器運算資源可以進行分割，另一方面，單一大型應用也習慣分拆為多個小應用，這些分割的運算資源被用來執行小應用，以提高資源使用效率及彈性，隨後進入容器化時代後，可以更細緻的切分運算資源，來以執行多個小型應用或拆分的微服務，甚至是將複雜功能拆分數百個或數千個各別執行的小功能。

因此，從傳統向現代化的雲原生應用發展，應用愈多，密度也愈來愈高。因此，AMD認為，鎖定雲原生應用計算優化的處理器特性，要具有相容於X86 ISA、高效能核心、最高的核心數量及密度、廣泛的軟體生態相容性。

從企業IT維運管理來看，處理器朝超多核心發展，有助於提高資料中心的使用效率，由於資料中心空間有限，運算需求增加，過去處理器核心數有限時，企業大多透過增加伺服器的數量，以多臺伺服器增加運算的核心資源，但也衍生出大量伺服器管理、能耗等問題。

處理器內建更多核心數，例如一臺採用128核心的1P伺服器，相當於4臺採用32核心的1P伺服器總核心數，或是8臺採用16核心的1P伺服器總核心數，節省伺服器數量，有效的利用資料中心的空間，相較於管理多臺伺服器，單一伺服器在管理上相對簡化不少。

更多的CPU核心數，對企業而言，能夠執行更多的應用，或是在原本的應用數量下，提升關鍵應用執行時的穩定度。例如採用微服務架構，可能執行數百、上千個微服務，較少的處理器核心數，每個核心可能以分時執行好幾個微服務，當一個核心發生問題，就可能影響多個微服務，或是當一個微服務當機，可能會影響到共用核心的其他多個微服務。

當CPU核心數增加，微服務有機會被分配單一核心執行，或減少共用的情形，當單一核心發生問題時，不致影響其他微服務，或某個微服務當機，減少影響共用核心的其他微服務。換言之，處理器有更多核心數，在現代化IT架構中，支援企業雲原生運算需求的擴充，為企業採用新的超多核心處理器帶來更大的誘因。

但是，除了破百核心滿足企業的需求，支援記憶體容量也需要大幅提升，例如每個容器分配的記憶體有限，影響每個容器可使用的資料量，當遇到需要大量記憶體才能執行的應用，可能出現分配到的記憶體不敷應用所需的問題。

AMD更新資料中心產品布局，最高128核心EPYC處理器搶攻高密度雲原生需求，新款GPU攻生成式AI市場（下）