摘要：当前，数据中心面临着算力密度、能效成本与安全可信的三重挑战。英特尔作为数据中心领域的技术领导者，推出了首个基于Intel 18A制程工艺的至强6+系列处理器，代号Clearwater Forest。它以模块化架构、超高核心密度与突破性的能效表现，重新定义了数据
【ZOL中关村在线原创技术解析】当前，数据中心面临着算力密度、能效成本与安全可信的三重挑战。英特尔作为数据中心领域的技术领导者，推出了首个基于Intel 18A制程工艺的至强6+系列处理器，代号Clearwater Forest。它以模块化架构、超高核心密度与突破性的能效表现，重新定义了数据中心级CPU的性能基准。本文将从技术架构、核心特性、性能优势及应用价值四大维度，全面解析这款处理器如何为云原生、5G核心网等场景提供颠覆性算力支撑。
·Intel 18A制程工艺与3D封装的深度融合
Clearwater Forest的核心竞争力源于英特尔在制程工艺与封装技术上的双重突破，通过先进工艺+模块化设计，实现了性能、密度与能效的协同优化。
作为英特尔首款采用Intel 18A制程工艺的数据中心级CPU，Clearwater Forest引入了两大关键技术：
其一是RibbonFET全环绕栅极晶体管技术，它解决了半导体芯片因漏电而导致普遍发热的问题。
这一问题在芯片制程工艺不断进化的进程中，随着芯片密度不断攀升越来越普遍和严重，RibbonFET正是应对这一挑战的有效解决方案。
通过英特尔十多年来最重要的晶体管技术创新之一，英特尔实现了全环绕栅极（GAA）架构，以垂直堆叠的带状沟道，提高晶体管的密度和能效，实现电流的精准控制，在实现晶体管进一步微缩的同时减少漏电问题发生。 与此同时，RibbonFET还能提高每瓦性能、最小电压（Vmin）操作和静电性能。无论在何种电压下，都能提供更强的驱动电流，让晶体管开关的速度更快，从而实现了晶体管性能的进一步提升。RibbonFET 还通过不同的带状宽度和多种阈值电压（Vt）类型提供了高度的可调谐性，为芯片设计带来了更高的灵活性。
其二是powerVia背面供电技术，它将供电线路从芯片正面转移至背面，释放了正面的布线空间，使标准单元利用率提升10%，ISO-power性能提升4%。同时，纳米级硅通孔（TSV）的应用实现了低损耗供电传输，供电损耗降低4-5%，进一步优化了能效比。
Clearwater Forest也是英特尔首个全能效核至强处理器，采用最新的Darkmont核心，而且延续并升级了英特尔的模块化封装设计思路，通过2.5D封装EMIB与3DFoveros Direct封装方式，将芯片拆分为不同功能模块，实现制造效率与性能的平衡。
在核心组件方面，Clearwater Forest单颗CPU包含12个计算模块、3个Active Base Tile以及2个I/O模块，各模块通过EMIB封装技术高速互联。其中，计算模块采用了Intel 18A制程工艺，Active Base Tile与 I/O模块分别采用Intel 7与Intel 3制程工艺，不同工艺的组合既保证了核心性能，又降低了整体制造成本。
同时，Clearwater Forest也实现了Foveros Direct 3D封装技术的首次数据中心级处理器量产应用，通过9μm间距的铜-铜直接键合，构建高密度、低电阻的芯片间互联，每比特传输功耗低至0.05pJ，为多模块协同工作提供高速、高效的连接支撑。
·高密度、高能效与高安全性的三重突破
英特尔在设计Clearwater Forest至强处理器时，围绕“高效算力”核心需求，在核心数量、内存带宽、缓存设计与安全能力上实现全面升级，针对性地解决了数据中心算力不足、能耗过高、安全风险高的三大痛点。
在算力方面，Clearwater Forest搭载全新的Darkmont微架构的能效核心，使得最高核心数量达到了288个，相比上一代Sierra Forest的144核Crestmont至强处理器实现翻倍，且单核心性能大幅提升。
Darkmont微架构通过拓宽执行流水线、增加资源配置，实现了17%的IPC提升。具体来看，其指令解码从6宽提升至9宽，分配单元从6宽提升至8宽，乱序执行窗口（ROB）从256项扩展至416项，执行端口从17个增加至26个，scalar ALU从4个增至8个，向量FMA单元从2×128b升级为4×128b，整体指令吞吐能力得到显著增强。
缓存方面，Clearwater Forest配备576MB末级缓存（LLC），是Sierra Forest（108MB）的5倍以上；每24核模块共享4MB L2缓存，总L2缓存容量达288MB。大缓存设计有效减少了CPU对内存的访问依赖，降低延迟，尤其适合数据库、分布式计算等对缓存敏感的工作负载。
同时为了匹配高密度核心的算力需求，Clearwater Forest在内存与I/O接口上进行了全面强化。在内存方面，它支持12通道DDR5 8000MT/s内存，相比Sierra Forest的8通道6400MT/s，内存带宽提升50%，可满足大规模虚拟化、AI推理等场景对内存吞吐量的需求。此外还提供了单个计算模块6条UPI 2.0通道，每条提供24 GT/s的带宽速度，确保双路服务器中两颗CPU的高效协同；同时每个计算模块提供96条PCIe 5.0与64条CXL 2.0通道，为 GPU、FPGA等加速卡提供高速连接，灵活扩展异构计算能力。
在数字化转型过程中，数据安全与能耗成本成为企业关注的重点，Clearwater Forest通过硬件级技术提供解决方案。
首先Clearwater Forest至强处理器集成了英特尔软件防护扩展（SGX）与可信域扩展（TDX），前者通过内存加密隔离保护敏感数据，后者构建硬件隔离的可信执行环境，抵御恶意攻击；同时支持SHA-512、SM3、SM4等加密算法加速，兼顾安全与性能。
其次它搭载英特尔应用能量遥测（AET）技术，可实时监控不同应用的能耗情况，结合动态负载均衡器，实现算力与能耗的精准匹配。官方数据显示，相比Sierra Forest，Clearwater Forest在全负载范围内能效提升23%，服务器整合比最高达8:1，大幅降低数据中心的电力与空间成本。
·为数据中心TCO优化提供关键支撑
通过技术架构与核心特性的升级，Clearwater Forest至强处理器在性能、能效与成本控制上展现出更加显著的优势，为数据中心运营商带来实际价值。
根据英特尔官方提供的数据来看，在相同SPECint Rate 17基准测试中，Clearwater Forest相比上一代至强6780E性能提升1.9倍，可支撑更多并发任务，尤其适合云服务商的虚拟化场景，单台服务器可承载更多虚拟机（vCPU），以提升资源利用率。
得益于Intel 18A制程工艺与全新的Darkmont微架构，Clearwater Forest每瓦性能大幅提升，结合8:1的服务器整合能力，企业在更新老旧基础设施时，可减少71%的机房空间占用与750kW的电力消耗，长期TCO得到降低显著。
对于数据中心级用户而言，硬件升级还要注重兼容性。全新的Clearwater Forest至强处理器在硬件与软件层面自然依旧保持了高度兼容性，以降低企业升级门槛。它支持单路-双路平台，完美兼容前代处理器插槽，企业无需更换主板即可完成升级，减少硬件投资成本。
同时基于x86架构，继承了英特尔成熟的软件生态，支持主流操作系统如Linux、Windows Server、虚拟化平台VMware、KVM以及云原生工具Kubernetes，同时兼容legacy应用，避免软件迁移带来的风险与成本。
·覆盖云、5G与高密度计算等核心场景
Clearwater Forest的技术特性使其在云原生、5G核心网、高密度计算等场景中具备独特优势。
首先对于云服务商而言，Clearwater Forest的288核高密度设计与高能效比，可有效提升单台服务器的算力产出。相关用户可以可获得更多的每美元核心数，并且在不增加电力消耗的前提下，实现营收增长；同时，8:1的服务器整合比可减少机房空间占用，降低冷却成本，进一步优化云服务的边际利润。
其次对于5G核心网来说，要求设备具备低延迟、高可靠性与高并发的特性，Clearwater Forest通过576MB超大LLC与12通道DDR5的高内存带宽，将数据访问延迟降至最低，满足核心网用户面、会话管理功能（SMF）等模块的实时性需求。
在企业混合IT环境中，Clearwater Forest也可适配多样化工作负载。对于ERP、CRM等计算密集型应用，其单核心性能提升可加快业务处理速度；对于文件存储、Web服务等高密度场景，多核心设计可支撑更多并发访问。
·结语
作为英特尔旗下首个Intel 18A先进制程工艺打造的数据中心级处理器，Clearwater Forest至强处理器借助RibbonFET、PowerVia等核心技术突破以及全新的Darkmont微架构优化，实现了更高核心密度、更高带宽互联、更高能效比以及更强的安全性。
对于数据中心领域来说，Clearwater Forest至强处理器不仅是一次硬件升级，更是应对算力需求激增、能耗成本高企、安全风险加剧等挑战的全新解决方案。它既为云服务商与Telco运营商提供了降本增效的工具，也为企业数字化转型奠定了坚实的算力基础。
来源：湖北台科技快报
