Intel Innovation 2023 Neue Intel-Chips für die KI-Ära

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„Intel Innovation“ ist für den Chiphersteller die Veranstaltung für Produktankündigungen und neue Entwicklungen. Zu den zentralen Themen gehört dabei natürlich Künstliche Intelligenz (KI), die in praktisch allen Produkten und Lösungen eine Rolle spielt.

Intel hat in den vergangenen Jahren immer wieder Probleme mit neuen Fertigungstechnologien, die zur Verschiebung von Produkteinführungen geführt haben. Die „Xeon“-Prozessoren der „Sapphire-Rapids“-Familie sind ein Beispiel dafür.

Inzwischen hat Intel die Fertigung wieder im Griff, verspricht Intel-Chef Pat Gelsinger, und die kommenden Prozessoren sollen ihren Teil dazu beitragen, das Zeitalter der „Siliconomy“ einzuläuten.

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Halbleiter und KI sollen für einen ökonomischen Aufschwung sorgen, da die Nachfrage nach speziellen KI-Chips rapide wächst und für Wachstum in anderen Industriezweigen sorgen soll. Gleichzeitig stehen Nachhaltigkeit und digitale Sicherheit im Fokus, so der Intel-CEO. Neue Produkte und Technologien sollen dafür sorgen, dass auch Intel von diesem Wachstum profitiert.

Meteor Lake und die Ära des KI-PC

„Meteor Lake“ ist der Codename unter dem Intel die Core-Ultra-Prozessoren vorwiegend für Notebooks und Convertibles entwickelt hat, die derzeit produziert und bald an die Gerätehersteller geliefert werden. Zudem werden wohl auch Mini-PCs und All-in-One-Rechner mit Meteor Lake auf den Markt kommen.

Als offiziellen Launch-Termin nennt Gelsinger den 14. Dezember 2023. Für Desktop-PCs oder sehr leistungsstarke Mobilrechner erscheint dagegen als Core-Prozessoren der 14. Generation ein Refresh der „Raptor-Lake“-Familie. Damit geht der Hersteller ähnlich vor, wie seinerzeit mit der Tiger-Lake-Reihe.

Auf der Konferenz präsentiert der Intel-Chef bereits fertige Meteor-Lake-Prozessoren und Jerry Kao, COO von Acer, zeigte ein lauffähiges Swift-Notebook mit „Core-Ultra“-Prozessor. Die neue Nomenklatur für die kommenden CPUs soll dabei deutlich machen, wie weit die Veränderungen im Vergleich zu den bisherigen Core-i-Prozessoren gehen: So wird Meteor Lake als erster Intel-Prozessor mit dem Intel-4-Prozess mittels „EUV“ produziert. Das soll zu einer besseren Leistung und vor allem zu einer höheren Energie-Effizienz führen. Einige Teile der CPU, wie etwa die Grafikeinheit, werden allerdings von TSMC gefertigt.

Aufbau der CPUs

Die CPU besteht daher aus mehreren Tiles, die mittels „Foveros“-3D-Packaging miteinander verbunden sind. Neben „P“-Cores und „E“-Cores mit verbesserter Mikroarchitektur sind noch ein „Low-Power-Island“ mit zwei E-Cores sowie einer KI-Einheit, die Intel „Neural Processing Unit“ (NPU) nennt an Bord.

Ebenfalls mit von der Partie sind ein Tile mit einer „Intel-ARC“-Grafikeinheit und ein I/O-Extender-Tile. Das Low-Power-Island ist praktisch ein vollwertiger SoC, der einfache Aufgaben übernehmen kann, ohne dass die CPU-Cores und die GPU aktiv werden müssen. So ist die Media- und Display-Engine von der GPU in den SoC gewandert und grundlegende I/O-Funktionen sind ebenfalls vorhanden.

Bei der Integration einer KI-Einheit in einem x86-Prozessor ist Intel zwar nicht der Pionier, AMD war mit „Ryzen Phoenix“ früher dran, die Software-Unterstützung soll aber bei der NPU in Meteor Lake besser sein. Laut Gelsinger wird beispielsweise „Microsoft Copilot“ die NPU nutzen.

Eine gemeinsame Plattform für Desktop und Mobile soll bereits 2024 mit Arrow Lake kommen, als Fertigungstechnologie dient Intel „20A“. Weitere Stufen sind dann Ende 2024 „Lunar Lake“, wohl wieder als Mobile-Plattform, und schließlich „Panther Lake“, beide in Intel „18A“ gefertigt.

Kommende Xeon-Prozessoren

Ebenfalls am 14. Dezember 2023 soll der offizielle Launch von „Emerald Rapids“ erfolgen, der als Xeon Scalable der 5. Generation an den Start geht. Der Prozessor ist im Prinzip eine immer noch mit Intel-7-Technik gefertigte Evolution des aktuellen Sapphire Rapids, allerdings mit bis zu 64 Cores und größerem Cache. Im Gegensatz zum Vorgänger besteht die große Variante der CPU mit mehr als 32 Cores nicht mehr aus vier, sondern nur noch aus zwei Tiles, die mittels der „EMIB“-Technologie (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge) verbunden sind. Das soll wohl die Latenz verbessern und die Leistungsaufnahme senken.

Ein größerer Schritt folgt dann erst 2024 mit „Granite Rapids“ und „Sierra Forest“. Granite Rapids ist mit einer noch nicht bekannten Anzahl von P-Cores der Nachfolger für Emerald Rapids. Sierra Forest wird der erste Vertreter einer neuen Xeon-Linie, die mit E-Cores arbeitet. Erwartet wurde, dass dieser mit 144 Kernen ausgestattet sein wird. Gelsinger hat aber bei der Innovations-Konferenz einen Sierra-Forest-Prozessor mit 288 Cores auf zwei Tiles präsentiert.

Hyperthreading unterstützen die E-Cores weiterhin nicht. Aber auch so schlägt die neue CPU sowohl den ARM-Prozessor AmpereOne von Ampere Computing mit seinen 192 Cores, als auch AMDs Epyc Bergamo mit seinen 128 Zen-4c-Cores. Die AMD-CPU schafft zwar dank SMT bis zu 256 Threads, aber gerade für Anwendungen wie das Web-Hosting ist das nicht unbedingt ein Vorteil.

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Gefertigt werden beide CPUs in Intel-3-Technologie. Clearwater Forest ist als Nachfolger für Sierra Forest bereits für 2025 geplant, dann mit Intel-18A-Technologie.

Glas statt Plastik

Eine für Intel wichtige Ankündigung auf der Konferenz ist der Durchbruch bei der Nutzung von Glas statt dem momentan gebräuchlichen PCB-ähnlichen Material aus laminierten Glasfasern im Substrat für das Packaging der Prozessoren, also als Trägermaterial für die Silizium-Dies.

Ein Substrat mit einem Kern aus Glas soll durch bessere thermische Eigenschaften eine höhere Dichte von Chiplets, Intel nennt sie Tiles, sowie eine deutlich höhere Verbindungsdichte ermöglichen. Zudem kann das Glas als Basis für optische Interkonnektoren genutzt werden. Intel hat bereits Testchips hergestellt. Bis die Technologie reif für die Massenproduktion ist, werden allerdings noch einige Jahre vergehen.

Software und Chips für KI-Anwendungen

Eine Stärke von Intel war schon immer die große Software-Abteilung, die für Intel-Prozessoren optimierte Tools und Programmbeispiele bereitstellt, mit „OneAPI“ gleichzeitig aber einen offenen Ansatz verfolgt. Ein aktuelles Beispiel ist das „Openvino“-Toolkit für KI-Anwendungen, das in der Version 2023.1 nun auch die kommenden Core-Ultra-Prozessoren unterstützt. Zudem enthält es nun generell mehr Elemente für die Entwicklung von KI-Workloads, die an Edge-Standorten laufen sollen.

Für Entwickler stellt der Hersteller zudem die Intel Developer Cloud zur Verfügung. Sie basiert auf Servern mit aktuellen CPUs, GPUs, Flex- FPGAs und Gaudi-Beschleunigern von Intel sowie der aktuellen Software von Intel. Sie soll Entwicklern die Möglichkeit geben, KI- und HPC-Anwendungen zu bauen, zu testen und zu optimieren. Unter dem Codenamen „Project Strata“ soll 2024 eine neue Plattform für die Entwicklung modularer Edge-nativer Software starten.

Mit dem „Gaudi2“-KI-Beschleuniger hat Intel offenbar ein heißes Eisen im Feuer. 4.000 der von der israelischen Intel-Tochter Habana Labs entwickelte Prozessoren sollen laut Gelsinger im Gespann mit Xeon-Prozessoren in einem großen KI-Supercomputer eingesetzt werden. Ein wichtiger Kunde für diesen Supercomputer wird Stability AI sein, die Firma hinter dem KI-Bildergenerator Stable Diffusion.

Gaudi2 soll laut Intel in einigen wichtigen Anwendungen an die Leistung des kostspieligeren H100 von Nvidia heranreichen. Speziell in China verkauft sich Gaudi2 derzeit wohl sehr gut, da die durch US-Behörden erzwungenen Hardware-Änderungen zur Beschneidung der Leistung wohl nicht so drastisch sind, wie bei den Nvidia-Datacenter-GPUs.

Dem noch in 7-nm-Technik bei TSMC hergestellten Gaudi2 soll schon bald der 5-nm-KI-Prozessor „Gaudi3“ folgen. Für ihn verspricht Intel eine verdoppelte Rechenleistung und 144 statt 96 GM HBM2E.

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