Intel，サーバー向けCPU「第4世代Xeon Scalable Processor」を発表。最新アーキテクチャとパッケージング技術で性能向上

　北米時間2023年1月10日，Intelは，データセンター向けの「第4世代Xeon Scalable Processor」と，主にスーパーコンピュータ向けの「Xeon CPU Max」シリーズという2種類の新型CPUを発表した。いずれの製品も「Sapphire Rapids」（サファイアラピッズ）の開発コード名で知られた製品で，IntelがEmbedded Multi-die Interconnect Bridge（以下，EMIB）と呼ぶマルチチップパッケージング技術を採用しているのが特徴だ。
　ゲーマーに直接関係する製品ではないので，興味深い部分に絞って簡単に概要をまとめてみたい。

第4世代Xeon Scalable Processor

1基のCPUあたり最大60コアを搭載する第4世代Xeon Scalable Processor

　発表となった製品のラインアップを下に示すが，第4世代Xeon Scalable Processorが計47製品，Xeon CPU Maxが計5製品と，多くのモデルを取りそろえている。

第4世代Xeon Scalable ProcessorとXeon CPU Maxの製品ラインナップ

　第4世代Xeon Scalable Processorは，既存製品と変わらず，上位から順にPlatinum/Gold/Silver/Bronzeという4つのグレードで製品をラインナップする。製品リストを見ると，Platinumでは「Die Chop」の欄が「XCC」となっており，そのほかは「MCC」であるのが確認できるだろう。

　XCCは「Extreme Core Count」の略で，最大15コアを集積する複数のCPUダイを，EMIBを使って1つのチップ上に実装した製品だ。最上位モデルの「Xeon Platinum 8490H」は，CPUパッケージに4基のCPUダイを実装して60コアを実現した。

　一方，MCCは「Medium Core Count」の略で，最大32コアを集積するCPUダイ1基をチップに搭載する。グレードに合わせて一部のCPUコアを無効化することで，8コアから32コアの製品を構成しているわけだ。

　そのCPUコアは，マイクロアーキテクチャを，ゲーマーにも馴染み深い「第13世代Coreプロセッサ」の高性能コア（P-core）と同じ「Golden Cove」に変更したのがポイントである。前世代製品の「第3世代Xeon Scalable Processor」に採用する「Sunny Cove」と比べて，大幅な性能向上を果たしたという。

　一方のXeon CPU Maxは，2022年11月に概要が公開済み（関連記事）だが，第4世代Xeon Scalable Processorをベースとして，CPUパッケージ上に最大64GBの「HBM2e」（High Bandwidth Memory）メモリを搭載した製品である。メモリバス帯域幅が広いHBM2eメモリによって，スーパーコンピュータに求められる高速なメモリ性能を実現するわけだ。

Xeon CPU Max

　なお，第4世代Xeon Scalable ProcessorとXeon CPU Maxは，全モデルがDDR5-4800メモリに対応する。製品グレードによって，CPUパッケージを1〜8基まで搭載できるのは従来製品と同じだ。

合計5種類のアクセラレーターを搭載

　また，第4世代Xeon Scalable Processorと，Xeon CPU Maxの特徴として，Intelが開発を進めてきた新しい拡張命令セット「Advanced Matrix Extensions」（以下，AMX）に対応したことも挙げられる。
　AMXは，CPUに組み込まれたアクセラレータの一種で，再構成可能な2次元タイル型のレジスタセット「Tile Matrix Multiply Unit」（TMUL）を使って，行列演算を行う命令セットだ。とくにAIにおける推論処理や学習処理において，高い性能を発揮すると謳う。

　Intelは2020年にAMXの概要を発表して以降，ソフトウェアに対する準備を進めてきた。WindowsとLinuxといったOSに加えて，LLVMをはじめとする主要なコンパイラもすでにAMXに対応済みだ。そしてようやく，AMXを利用できるCPUが登場した。

AMXの概要。Intelが2021年に開催した独自イベントの資料から

　また，第4世代Xeon Scalable Processorは，AMXだけではなく，「Quick Assist Technology」（QAT）「Data Streaming Accelerator」（DSA）「Dynamic Load Balancer」（DLB）「In-memory Analytics Accelerator」（IAA）という4つのアクセラレータも搭載する。個々の詳細は省くが，たとえば，主流のWebサーバー/ロードバランサとして知られる「nginx」にQATを使うと，約1.8倍という大幅な性能向上が得られるなど，用途に合わせてアクセラレータを活用できるそうだ。

　ただし，AMXを除いた4つのアクセラレータを利用するには，Intelに追加費用を支払って有効化しなければ使えないという。CPU機能のサブスクリプションとでも言えそうな仕組みだが，Intelはこれを「Intel On Demand」と命名してアピールする。必要がない機能にコストを掛けずに済むという点で，合理的なシステムという見方はできるだろう。
　ちなみに，追加料金はサーバーメーカーが製造時に支払うケースや，エンドユーザーがアップグレードとして支払うケースにも対応できるとのこと。どちらの場合もリモートでアクティベーションを行い，アクセラレータを有効化する。

　余談になるが，Intelは10年ほど前にCoreプロセッサの下位モデルに対して，追加料金を支払うことで無効化していた機能を有効化する「Intel Upgrade Service」を提供していたことがあった。対象CPUのユーザーが，PCショップでスクラッチカードを購入し，カードに記されているシークレットコードを入力すると，HyperThreadingなどが利用できるようになったりするというものだ。
　Intel Upgrade Serviceは，立ち消えとなってしまったが，Intel On Demandは，Intel Upgrade Serviceのデータセンター版といったところかもしれない。

好調なライバルEPYCプロセッサの追撃なるか

　新しいパッケージング技術，新しいCPUコア，そしてAMXへの対応といった特徴により，第4世代Xeon Scalable ProcessorおよびXeon MaxシリーズCPUは，一般的なワークロードにおいて従来製品と比べて約1.5倍，AI処理においては，最大10倍もの性能向上を果たしたという。

前世代製品との性能比較

　かつてはIntelが無類の強さを誇ったデータセンター/HPC向けプロセッサの分野だが，ここ数年はライバルであるAMDの「EPYC」が好調であるという。
　EPYCは，Intelに先んじて，Chiplet Technologyと呼ぶマルチチップパッケージング技術を採用しており，1CPUあたり最大96コアの製品を投入してXeonに差をつけることに成功した。

　ライバルからやや遅れることになったとは言え，EMIBの採用で1CPUあたり最大60コアという大幅なスケールアップを果たした第4世代Xeon Scalable Processorで，どこまでシェアを挽回できるかが今後の見どころになりそうだ。
　ゲーマーにはほとんど関係ないとはいえ，オンラインゲームのスケールに影響を与えるサーバー側の動向もちょっとだけ気にしておくと面白いかもしれない。

Intel日本語公式Webサイト