Sapphire Rapids

Sapphire Rapids,是英特爾(Intel)推出的第四代至強(Xeon)可擴展處理器的內部代號。該系列處理器於2023年1月正式發布,採用Intel 7製程工藝。它是英特爾首款基於Chiplet(芯粒)設計並使用EMIB封裝技術的至強處理器,採用Golden Cove架構,核心數量最高達60個,並首次在至強系列中支持DDR5記憶體與PCIe 5.0匯流排。其衍生出的至強CPU Max系列是全球首款集成高頻寬記憶體(HBM)的x86 CPU。該處理器內置AMX、DSA、QAT等多種專用加速器,旨在顯著提升人工智慧、數據分析、高性能計算等負載的性能與能效。根據英特爾產品生命周期規劃,該系列處理器已於2025年9月停止接收新訂單,並於2026年1月進入產品生命周期終點(EOL)。

基本介紹

  • 外文名:Sapphire Rapids
  • 所屬企業:英特爾
  • 上市時間:2023年1月
產品概述,發展歷程,產品設計,核心技術,產品規格,產品型號與系列,市場反響與套用,產品生命周期,

產品概述

Sapphire Rapids是英特爾第四代至強可擴展處理器的內部代號。該處理器於2023年1月正式發布並開始出貨。Sapphire Rapids採用Intel 7製程工藝,是英特爾首款基於Chiplet(芯粒技術)並採用嵌入式多晶片互連橋接(EMIB)封裝設計的至強處理器。其最高核心數量為60個,相比前一代(Ice Lake)的40個核心峰值提升了50%。
該處理器支持DDR5記憶體、PCIe 5.0匯流排與CXL 1.1互連協定。其內置多種專用加速器引擎(如AMX、DSA、IAA、QAT等),旨在針對AI、數據分析、網路、存儲和科學計算等工作負載進行最佳化。其Max系列是全球首款配備HBM記憶體的x86 CPU,可選集成HBM2e高頻寬記憶體。該處理器設計用於提升數據中心平台的性能和能效。

發展歷程

Sapphire Rapids架構最早於2019年公布。其原計畫於2021年底發布。由於採用了更複雜的設計並添加了大量新功能,該晶片在流片後經歷了多次驗證測試以修復缺陷,導致其推出日期多次延後。最終,英特爾於2023年1月10日宣布了其發布時間,並於1月11日正式發布了第四代至強可擴展處理器(代號Sapphire Rapids),並開始向全球伺服器OEM和雲計算廠商出貨。
2025年9月26日,其面向數據中心的可擴展(Scalable)型號停止接受新訂單。2026年1月22日,英特爾確認第四代至強Sapphire Rapids可擴展伺服器處理器進入生命周期終點(EOL)。該系列數據中心可擴展型號的最終出貨日期為2028年3月31日。但此次EOL僅針對面向數據中心的可擴展型號,工作站產品線(包括Xeon W-2400、W-3400、W-2500和W-3500系列)未在此次EOL範圍內,仍繼續生產出貨。

產品設計

Sapphire Rapids是英特爾首款基於Chiplet(芯粒)設計的至強處理器,其核心是一個分區塊、模組化的SoC架構。該處理器採用英特爾的嵌入式多晶片互連橋接(EMIB)封裝技術連線多個計算晶片(Tile),在保持單晶片CPU接口優勢的同時,提供了顯著的可擴展性。Sapphire Rapids提供了一個單一、平衡的統一記憶體訪問(UMA)架構,確保每個執行緒均可完全訪問快取、記憶體和I/O等所有單元上的全部資源,從而實現整個SoC具有一致的低時延和高橫向頻寬。
其主要架構分為兩種:XCC(Extreme Core Count)和MCC(Medium Core Count)。XCC版本由4個Tile組成,每個Tile提供15個核心,構成最多60核心的配置;MCC則為單片設計,用於中低核心數型號。
此外,面向高性能計算的至強CPU Max系列在XCC架構基礎上,額外通過EMIB封裝了4顆HBM2e高頻寬記憶體晶片。

核心技術

Sapphire Rapids是英特爾首款基於Chiplet(芯粒)設計的至強處理器,其核心是一個分區塊、模組化的SoC架構,採用嵌入式多晶片互連橋接(EMIB)封裝技術,在保持單晶片CPU接口優勢的同時提供了顯著的可擴展性,該架構提供了一個單一、平衡的統一記憶體訪問架構,確保整個SoC具有一致的低時延和高橫向頻寬。
Sapphire Rapids基於Intel 7製程工藝技術,並採用了Golden Cove高性能核心(P-Core)微架構。
該處理器集成了多種內置加速器引擎以提升特定工作負載性能,包括:英特爾高級矩陣擴展(AMX),專為AI深度學習中的Tensor處理設計,每個周期可進行2000次INT8運算和1000次BFP16運算,相比AVX-512 VNNI指令在矩陣乘法等微基準測試中性能提升可達7倍以上;英特爾數據流加速器(DSA),旨在卸載最常見的數據移動任務以最佳化存儲和網路工作負載;英特爾存內分析加速器(IAA),用於最佳化數據分析工作負載的記憶體占用和查詢吞吐量;英特爾QuickAssist技術(QAT),加速加密、解密和壓縮任務;英特爾動態負載均衡器(DLB),提升網路工作負載的系統級處理性能;以及英特爾加速器接口架構指令集(AIA),支持對加速器和設備的有效調度、同步和信號傳遞。
在記憶體與I/O方面,Sapphire Rapids支持八通道DDR5記憶體,最高速率4800 MT/s,部分型號(至強CPU Max系列)集成高頻寬記憶體(HBM2e),每處理器最高64GB,頻寬超過1TB/s,且無需更改代碼即可使用;同時支持PCIe 5.0匯流排(最多80條通道)和CXL 1.1互連協定。
其支持英特爾信任域擴展(TDX)等技術,以提升虛擬機層面的安全性。
通過上述技術組合,Sapphire Rapids實現了綜合性能提升:通過內置加速器,目標工作負載的平均每瓦性能提升2.9倍;通用計算平均性能提高53%;數據分析性能提高3倍;記憶體受限的HPC工作負載性能改善達3.7倍。

產品規格

Sapphire Rapids處理器提供多種核心配置,其中採用XCC架構的型號最高擁有60個核心、120個執行緒。此外,還提供56、48、44、40、28、24核心等多種配置。
其三級快取容量隨核心數增加,最高可達112.5 MB(60核型號)。
處理器的熱設計功耗覆蓋多個等級,根據產品線劃分:鉑金級為250-350W及以上,金牌級為150-270W,銀牌級為145-165W,銅牌級為150W。
處理器支持八通道DDR5記憶體,最高速率可達4800 MT/s。此外,面向高性能計算的Max系列額外集成了最多64GB的HBM2e高頻寬記憶體,總頻寬可達1TB/s以上。
處理器最多提供80條PCIe 5.0通道,並支持CXL 1.1高速互連協定。
支持多路互連(UPI),最高可支持4路或8路NUMA系統(特定型號)。
採用Intel 7製程工藝製造(原10nm Enhanced SuperFin)。
處理器採用模組化SoC設計,是英特爾首款基於Chiplet設計的至強處理器。XCC高核心數版本內部由4個小晶片通過嵌入式多晶片互連橋接(EMIB)技術封裝而成。
處理器集成了多種專用加速器引擎以提升特定工作負載性能,包括用於AI推理與訓練的英特爾高級矩陣擴展(AMX)、用於數據移動卸載的數據流加速器(DSA)、用於記憶體數據分析的存內分析加速器(IAA)、用於加密/解壓縮的快速輔助技術(QAT)以及動態負載均衡器(DLB)等。

產品型號與系列

第四代至強可擴展處理器(Sapphire Rapids)家族主要分為標準版(普版系列)和集成高頻寬記憶體(HBM)的Max系列。其中,Max系列(即英特爾至強CPU Max系列)是唯一集成HBM的x86架構伺服器CPU。面向數據中心的可擴展(Scalable)型號已於2025年9月26日停止接受新訂單,最終出貨日期為2028年3月31日;但面向工作站的產品線(包括Xeon W-2400、W-3400、W-2500和W-3500系列)仍將繼續生產並出貨。
該處理器按市場定位主要分為鉑金(Platinum)、金牌(Gold)、銀牌(Silver)、銅牌(Bronze)系列。其熱設計功耗(TDP)也按系列劃分:鉑金系列為250-350W+,金牌系列為150-270W,銀牌系列為145-165W,銅牌系列為150W。
該系列提供多種核心配置的SKU,已知的工程樣品配置包括:24核心48執行緒/45.0MB三級快取/225W TDP;28核心56執行緒/52.5MB三級快取/250W TDP;40核心80執行緒/75.0MB三級快取/300W TDP;44核心88執行緒/82.5MB三級快取/270W TDP;48核心96執行緒/90.0MB三級快取/350W TDP;56核心112執行緒/105.0MB三級快取/350W TDP。旗艦型號為至強鉑金8490H,提供60核120執行緒,112.5 MB三級快取,基礎TDP 350W。
型號後綴具有特定含義,例如:“H”代表支持4路或8路擴展;“Y”代表支持英特爾Speed Select技術(SST-PP);“+”代表默認激活部分加速器(DSA、QAT、DLB、IAA各1個),並支持通過英特爾On Demand按需激活更多功能。此外,Xeon 84xx和94xx系列採用XCC(Extreme Core Count)架構,由4個Tile(小晶片)組成;而部分中低核心數型號可能採用MCC(Medium Core Count)單片架構。

市場反響與套用

與前一代相比,第四代英特爾至強可擴展處理器通過內置加速器,可將目標工作負載的平均每瓦性能提升2.9倍,並降低52%到66%的總體擁有成本(TCO),通用計算平均性能提升53%,人工智慧推理和訓練性能最高提高10倍,數據分析性能提升3倍,科學計算(HPC)性能提升達3.7倍。英特爾稱Sapphire Rapids代表了十多年來數據中心平台的重大進步。
該處理器獲得了阿里雲、騰訊雲、天翼雲、京東雲、火山引擎、亞馬遜AWS、谷歌雲、微軟Azure等國內外主流雲服務提供商,以及吉利汽車、浪潮信息、亞信科技等企業的採用。國產作業系統廠商統信軟體也宣布完成適配升級。
NVIDIACEO黃仁勛評價稱,選擇Sapphire Rapids是看重了它在多種場景下的單核性能。
在核心數量上,Sapphire Rapids最多60核,不及同期AMD EPYC Genoa(最多96核)。但Sapphire Rapids通過內置加速器(如AMX、QAT、DSA、IAA等)和更高的單核性能尋求差異化競爭。集成高頻寬記憶體(HBM)的Max系列在部分HPC工作負載上相比競品能效比更高。
Sapphire Rapids的研發和發布經歷多次延期,該架構最早於2019年公布,原計畫2021年上市,最終於2023年正式出貨。期間,AMD已推出多代具有競爭力的伺服器處理器。面向數據中心的Sapphire Rapids Scalable型號已於2025年9月26日停止接受新訂單,最終出貨日期為2028年3月31日,技術支持將轉入Intel Embedded Architecture。但Xeon Gold 6414U型號已從EOL名單中移除,確認繼續保持供貨,且面向工作站的W系列產品線將繼續生產出貨。

產品生命周期

2026年1月22日,英特爾確認第四代至強Sapphire Rapids可擴展處理器進入生命周期終點(EOL)。面向數據中心的可擴展(Scalable)型號已於2025年9月26日停止接受新訂單,最後出貨日期定為2028年3月31日。此次EOL不涉及工作站產品線(如Xeon W-2400、W-3400、W-2500和W-3500系列),該系列仍繼續生產供貨。
Sapphire Rapids是英特爾在數據中心領域首次引入Chiplet(芯粒)複雜架構的產品。其研發和發布過程經歷多次延期,原定於2021年底發布,最終於2023年才正式出貨。期間的延期影響了其市場視窗期和競爭力。

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