從歷史上看，英特爾將其積累的所有芯片知識用于推進(jìn)摩爾定律，并將這些知識應(yīng)用到其未來的 CPU 中。如今，其中一些高級處理器將用于阿貢國家實驗室即將推出的“Aurora”超級計算機(jī)。

然而，要求苛刻的模擬和建模工作負(fù)載也能從 GPU 加速中獲益匪淺。認(rèn)識到這一不斷增長的需求，英特爾著手設(shè)計和構(gòu)建迄今為止最復(fù)雜的 GPU，并在非常緊迫的時間內(nèi)完成。

這項努力的結(jié)果是，以前代號為“Ponte Vecchio”的英特爾 Max 系列 GPU將 1000 億個晶體管和 47 個區(qū)塊打包到五個工藝節(jié)點(diǎn)上。

除此之外，它們還包括兩項封裝創(chuàng)新，即 EMIB 2.5D 和 Foveros 3D 技術(shù)，以及將模塊堆疊在一起以獲得更高的處理器密度。

英特爾 Max 系列 GPU 產(chǎn)品經(jīng)理 Duke Tallam 表示：“英特爾 Max 系列 GPU 的開發(fā)周期非常緊湊，因此將其變?yōu)楝F(xiàn)實就像挑戰(zhàn)我們的團(tuán)隊一年蓋房子，明年建造摩天大樓?！?/p>

“迄今為止，GPU 是我們最復(fù)雜的處理器，代表了英特爾硅產(chǎn)品的巨大飛躍。然而，整個封裝可以放在一個人的手掌中。”

眾多創(chuàng)新將 MAX 系列 GPU 推向市場

Max 系列 GPU 的巨大復(fù)雜性需要全球英特爾團(tuán)隊成員的支持。在俄勒岡州和亞利桑那州的工廠完成技術(shù)開發(fā)過程后，硅片被運(yùn)往英特爾在檳城的制造工廠進(jìn)行大批量生產(chǎn)。

不過，要達(dá)到那個階段，需要創(chuàng)造性的解決方案，因為英特爾需要對其制造過程進(jìn)行多次修改。首先，英特爾將芯片晶圓互連的間距縮小到 36μm，大約是人類頭發(fā)的寬度。

這是 Intel 晶圓廠或工廠成功使用過的最細(xì)粒度的pitch。

英特爾工廠還開發(fā)了一種在工廠生產(chǎn)線上測試裸片的新方法——稱為單一堆疊裸片測試 (SSDT)。SSDT 確保在添加其他昂貴的組件（如基板 和高帶寬內(nèi)存 (HBM) 芯片）之前，只有功能正常的芯片才能在制造過程中向前推進(jìn) 。

該公司還找到了一種將管芯焊接到封裝上的新方法，將工藝能力提高了 50%。最后，該小組開發(fā)了先進(jìn)的晶圓級組裝工藝，將可靠性提高了十倍。

除了 GPU 的技術(shù)復(fù)雜性之外，驗證過程還涉及在最少數(shù)量的樣本 GPU 上完成硅前測試的挑戰(zhàn)。

因此，該團(tuán)隊不再依賴物理樣本進(jìn)行測試，而是轉(zhuǎn)向虛擬模擬來展示虛擬芯片在真實場景中的表現(xiàn)。在其他地方，工程師采用其他創(chuàng)造性方法來加速測試過程，例如在從事該項目的許多團(tuán)隊成員之間運(yùn)行并行工作流的方法。

當(dāng)被問及在兩年內(nèi)將 GPU 推向市場所需的巨大努力時，英特爾的 Tallam 提出了他的觀點(diǎn)。

“我們在制造處理器方面擁有半個多世紀(jì)的經(jīng)驗，但設(shè)計 GPU 的復(fù)雜性和性能要求需要我們過去的所有知識和技能?！?/p>

Tallam 繼續(xù)說道，“Max 系列 GPU 有助于彌合當(dāng)今已經(jīng)令人難以置信的 HPC 系統(tǒng)與世界上少數(shù)能夠或?qū)⒁_(dá)到 exascale 級性能的系統(tǒng)之間的差距。

因此，我們以意大利佛羅倫薩著名的橋梁命名 GPU 似乎是正確的。

Max 系列 GPU 橋既美觀又功能非凡。我們的團(tuán)隊對更小規(guī)模的 GPU 也有同樣的看法?！?/p>

這些數(shù)據(jù)中心 GPU 與新推出的 Intel Xeon CPU Max 系列處理器的綜合能力將加速工作負(fù)載，從而在比以前更短的時間內(nèi)揭示有價值的結(jié)果。阿貢國家實驗室是 Max 系列的首批采用者之一。

其團(tuán)隊計劃部署 60,000 個 Max 系列 GPU，平均分配給 10,000 個服務(wù)器刀片。

每個刀片還將依靠兩個 Intel Xeon CPU Max 系列處理器（這些是帶有 HBM 內(nèi)存的“Sapphire Rapids”Xeons SP）來最大化 Aurora 的架構(gòu)，以應(yīng)對一些有史以來最重要的科學(xué)工作負(fù)載。

一旦 ANL 在其旗艦 Aurora 系統(tǒng)上部署完整的 Max 系列 GPU 和 CPU，其雙精度計算性能將超過 2 exaFLOPS。

研究人員已經(jīng)計劃將所有計算能力用于一些最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，例如宇宙建模、推進(jìn)基于聚變的安全能源解決方案、幫助實現(xiàn)醫(yī)學(xué)突破或更精確地預(yù)測颶風(fēng)。

這些 GPU 代表了英特爾雄心勃勃的多年IDM 2.0 產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)、創(chuàng)新和長期客戶價值戰(zhàn)略的核心組成部分。

匯集一切

去年 11 月，馬來西亞的檳城組裝與測試 (PGAT) 員工慶祝了首批 60,000 個 GPU 的制造。馬來西亞擁有英特爾最大的組裝和測試制造工廠，由四家工廠組成。

檳城組裝與測試 (PGAT) 工廠經(jīng)理 Wong Mei Fong 在她 28 年的英特爾職業(yè)生涯中經(jīng)歷了很多挑戰(zhàn)。盡管如此，與 GPU 的 1,500 名團(tuán)隊成員的復(fù)雜性和協(xié)調(diào)性相比，它們都相形見絀。

PGAT 需要用通常與這種規(guī)模的項目相關(guān)的一半時間來滿足生產(chǎn)需求。為了使這一切成為可能，其他團(tuán)隊和工廠也支持這項工作。

“該產(chǎn)品的眾多復(fù)雜性是無與倫比的。由于時間緊迫，我們面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)變得更加困難，”Mei Fong 說。“盡管存在這些障礙，我們在合作伙伴組織的寶貴幫助下實現(xiàn)了最初看似不可能的目標(biāo)?！?/p>

寶貴的教訓(xùn)

從開發(fā)和制造 GPU Max 系列中獲得的綜合經(jīng)驗為未來的生產(chǎn)流程帶來了新的見解，這將加速即將推出的處理器的交付。Tallum 指出，“我們對最新的處理器版本感到興奮，我們很自豪有機(jī)會為實現(xiàn)突破性科學(xué)盡自己的一份力量。”

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