Intel 18AプロセスのEコアオンリーCPU「Xeon 6+（Clear Water Forest）」はどんなCPU？ 詳細を解説（3/4 ページ）

[西川善司，ITmedia]

ベースタイルとI／Oタイルの構造は？

　Clearwater Forestは、Intelの最新パッケージング技術「EMIB 2.5D」「Foveros Direct 3D」を採用しており、Computeタイルを「ベースタイル」を介して他のタイルと相互接続（Interconnect）している。相互接続の詳細については次項に譲って、ここでは相互接続に使うベースタイルと、各種入出力を担う「I／Oタイル」について解説していく。

Clearwater Forestは、異なるプロセスノードで製造されたタイル（ダイ）同士を“接合”することで1つのプロセッサに組み上げている

「Intel 3」で作られたベースタイル

　ベースタイルは、他のダイを結び付ける、いわば“中核”を担うタイルだ。3nm相当の「Intel 3」プロセスで作られており、タイル同士をつなぐための配線などを備えている。

　先代のGranite Rapidsでは、メモリインタフェースをI／Oダイに搭載していたが、今回のClearwater Forestではベースタイル側に移設された。また、L3キャッシュもベースタイル上にある。

　さらに、配線以外のアクティブロジックについてもベースタイルが面倒を見る形を取るようになったので、Clearwater Forestのベースタイルは「アクティブベースタイル」とも呼ばれる。下図はそのレイアウトイメージで、最大規模だと3基用意される。

ベースタイルのレイアウトイメージ

　ベースタイル同士の接合は、EMIB 2.5Dで行われる。ベースタイルには1基当たり192MBのL3キャッシュを搭載している。最大576MBのL3キャッシュは、「192MB×ベースタイル3基」という構成の場合の値となる。

　ベースタイルのメモリコントローラーは4チャンネル構成となっている。最大構成の場合、メモリコントローラーは4チャンネル×3＝12チャンネルを備えることになる。

　ここでもう一度、ベースタイルの図解を見ると、L3キャッシュが4つのセグメント（区画）に分けた感じで描かれているのが見て取れる。これは1セグメント当たり48MBのL3キャッシュを備えていることを意味する。

　Computeタイルが1基当たり最大24基のCPUコアを有していることは解説済みだが、このComputeタイルたちは、ベースタイルで縦に並んだL3キャッシュセグメントの“直上に”ぴったりと1つずつFoveros Direct 3Dで接合される。巨大なキャッシュダイをCPUダイにピンポイントで接合する技術は、AMDがRyzenシリーズに適用している「3D V-Cache」とよく似ている。

「Intel 7」で作られたI／Oタイル

　PCI Expressバス、CXLバス、UPI（Ultra Path Interconnect）バスなど、各種入出力インターフェースを集約している「I／Oタイル」は、7nm相当の「Intel 7」プロセスで生産されている。

I／Oタイルのレイアウトイメージ

　Clearwater ForestのI／Oタイルは、パッケージの両端に1基ずつ合計2基を搭載している。上の図で表されているのは、1基あたりの図解ということだ。図解の左側には「タイル1基当たりに内包される機能ブロックの数」が示されているので、パッケージ全体では2倍の数を備えていることには留意してほしい。

　I／Oタイルにある8基の「アクセラレーター」は第4世代Xeonスケーラブルプロセッサ（開発コード名：Sapphire Rapids）から継続して搭載しているもので、具体的には以下のものを指す。

• Intel QAT (QuickAssist Technology)
• Intel DLB (Dynamic Load Balancer)
• Intel DSA (Data Streaming Accelerator)
• Intel IAA (In-Memory Analytics Accelerator)

　それぞれのアクセラレーターの機能は、以前に第5世代製品（開発コード名：Emerald Rapids）の記事で解説しているので、気になる人は参照してほしい。

• →「第5世代Xeonスケーラブルプロセッサ」はどう変わったのか？　その秘密を技術解説する

　PCI Express 5.0バスは、1基当たり48レーン、CXL 2.0バスは1基当たり32レーン、UPI 2.0バスは1基当たり96レーンを備えている。

先進パッケージング技術「EMIB 2.5D」「Foveros Direct 3D」を採用

　Clearwater Forestで使われているパッケージング技術は、Intelが持つ技術の“見本市”のような側面がある。EMIB 2.5DとFoveros Direct 3Dについて、それぞれ見ていこう。

EMIB 2.5D

　「EMIB 2.5D」のEMIBは「Embedded Multi-die Integrated Bridge」の略となる。簡単に説明すると、平面方向に並べた複数のダイを、インターポーザー基板を介して接続するパッケージスタイルとなる。

　現在、主に活用されているのは第2世代EMIBと呼ばれる、55μm〜45μmのバンプピッチだとされる。

Clearwater Forestではベースタイルの接合に用いられている「EMIB 2.5D」

Foveros Direct 3D

　「Foveros Direct 3D」はIntelが誇る最先端パッケージ技術の1つで、切り出された単体ダイとウエハとの接合（D2W：Die to Wafer）、あるいはウエハ“全体”の相互直接接合（W2W：Wafer to Wafer）が可能だとされる。接合時は「はんだバンプ」を使わず、銅と銅を直接熱処理して原子レベルで接合する。

　今回のClearwater Forestにおける接合ピッチは、第1世代の9μmで行ったという。ちなみに、第2世代では接合ピッチが3μmにまで短縮されているそうだ。

Clearwater Forestでは、Computeタイルとベースタイルの接合におけるFoveros Direct 3Dを適用している

　ここで1つ補足しておくと、EMIB 2.5DとFoverosを併用すると、EMIB 2.5Dはブランド的に「EMIB 3.5D」と呼ばれるようになるという“呼称名成長マジック”がある。

---

　Intelのパッケージング技術には、今回ここで取り上げたもの以外にも、「FCBGA 2D／2D+」「Foveros 2.5D／3D」などがあるが、これらについてさらに知りたい人は過去の記事を参照してほしい。

• →そのあふれる自信はどこから？　Intelが半導体「受託生産」の成功を確信する理由【中編】