IBM公布全新处理器POWER10：30核心7nm工艺，性能涨3倍

在日前举行的 Hot Chips 2020 大会上，IBM 对外展示了其经过五年打磨的下一代 Power 系列数据中心处理器——IBM Power10。自从2014年“倒贴钱”出售晶圆制造业务后，IBM开始寻找外部晶圆代工厂，以Fabless的姿态继续与英特尔等公司在服务器处理器市场展开竞争。

今年以来，AMD一直在发布新的7nm处理器，在英特尔先进工艺频频推迟的情况下，AMD主导了7nm处理器市场，IBM希望通过其自行设计的 POWER10 处理器分一杯羹。

据《日本经济新闻》称，POWER10 将由三星电子的7nm  EUV工艺技术代工，可实现 180 亿个晶体管，核心面积更高达 602mm²，这也是IBM第一款商用级别7nm处理器。

三星代工生产7nm芯片的目的，是通过获取重要客户，抢夺竞争对手台积电的市场份额。在半导体代工领域，台积电掌握全球超过5成的市场份额，居于首位，三星紧随其后，市场份额近20%。

上代产品POWER9采用的是GlobalFoundries 的 14nm SOI 工艺，在其推出后的三年时间里，IBM一直没有发布新处理器。据IBM介绍，POWER10其实在五年前就开始设计了，融入了上百项新的专利技术，主要面向企业级混合云计算市场，号称能效是其上一代产品的 3 倍。

由于目前只是初次宣布而不是正式发布，所以POWER10的具体规格参数并未公布，但在备注资料中，IBM提到了性能对比来自一套两颗30核心POWER10组成的双路系统。

据介绍，POWER10系列处理器单颗拥有 16 个物理核心（Physical Cores），不过 IBM 将屏蔽了 1 个，最多只会启用 15 个核心，每个核心拥有 2M L2 Cache，合共可提供 120MB L3 Cache。这样能提高经济效益，也是一种更具侵略性的策略。

有趣的是，POWER10 芯片的单处理器模组（Single-Chip Module，SCM）或双处理器模组（Dual-Chip Module，DCM）封装方式，都可以在 SMT4（每个内核四个线程）或 SMT8（每个内核八个线程）中运行内核模式。单颗处理器最高可达 120 线程（simultaneous hardware threads），最大核心数至少有30个。

内存部份支持 16 x8 32 GT/s，PB 大小的内存集群功能（Memory Inception）很实用，本地处理器可以将其本地内存映射到相邻的处理器，因此需要更多内存的工作负载可以用相邻处理器的内存，而无需将页面交换到速度较慢的存储内存中。这种灵活性对于管理大型数据集来说至关重要。

2PB 的地址空间使之变为了可能，而且这种内存共享功能也可以扩展到企业级系统。

I/O方面，POWER10集成了一套名为开放内存接口(Open Memory Interface，OMI)的内存控制器，能够支持GDDR系、DDR系和SCM类的内存模块，灵活度很高，其中对DDR的支持做到了最新的DDR5。

本地内存通过低延迟、高带宽的 OMI 进行连接，最高可以提供4TB 的内存和1TB/s的超高带宽，而且没有一般高带宽内存的限制和费用。

另外，POWER10放弃了英伟达的 NVLink 接口，支持PCIe 5.0，一共有32条总线可供分配。

POWER10 内置了嵌入式矩阵数学加速器 (Matrix Math Accelerator)。其在单槽计算方面，可提供相比 POWER9 快 10 倍、15 倍、20 倍的 FP32、BFloat16、INT8 的 AI 推理性能。

安全方面，支持基于硬件的新技术，包括针对端到端安全的透明内存加密，每个核心AES加密引擎的数量四倍于上代POWER9，强化容器安全，并为面向未来的量子加密、同态加密做好了准备。

POWER10 的架构师威廉·斯塔克（William Starke）表示，POWER10 将采用多种配置，虽然具体细节尚未公布，但最大单处理器模组产品最多支持16-socket、15 SMT8 Cores，频率为 4+ GHz；双处理器模组产品可最多支持 4-socket、30 SMT8 Cores，频率为 3.5+ GHz。每个Socket的 PowerAXON 接口都支持超过 TB/s 级的带宽，而开放式内存接口（OMI）可以支持相同的带宽。

长期以来，IBM一直专注于高性能计算系统。目前全球速度最快的十台超级计算机中有三台使用了IBM的芯片，基于 Power 9 处理器并使用 Nvidia Tesla GPU 作为加速器的 Summit，就是世界上最快的超级计算机之一。

IBM表示，由POWER10支持的服务器系统2021年下半年上市。据业内人士分析，IBM可能希望在英特尔延迟生产7nm处理器期间尽快推出新品。

责编：Luffy Liu

本文综合自anandtech、机器之心、Techweb、快科技、HKEPC报道