芯片背后的故事:打造、測試“無所不能”的服務器芯片

有時候，提高績效的方法不是賦予更多的權力或能力，而是減少冗雜的工作量，使其專注于最擅長的事情。

與其讓才華橫溢的主廚洗菜、切菜，不如給她雇個幫手，讓她花更多的時間烹飪美食。這樣，你將獲得品質更高、也更具創(chuàng)意的佳肴。

英特爾高級院士兼至強總工程師Nevine Nassif介紹道，同理，對于全新的第四代英特爾^?至強^?可擴展處理器來說，“主廚”相當于微處理器的內核，而“助手”則是芯片上的專用加速器。

Nassif表示：“你不會希望這些功能強大的多用途內核耗費大量時間去做簡單的壓縮加密算法或遷移數(shù)據(jù)——內置加速器可以更快、更高效地完成這些工作，同時釋放內核來完成更重要的任務?！?/p>

其直觀結果就是產品性能效率的飛躍。當加速器成為處理工作的一部分時，英特爾1月發(fā)布的第四代至強可擴展處理器（代號“Sapphire Rapids”）的每瓦性能幾乎是前代產品的3倍¹。

總工程師的首要任務：將想法轉化為芯片

巨大的收獲源自多年的積累。作為總工程師，Nassif從頭到尾見證了這一切。

首先，由首席架構師根據(jù)市場和技術專家的意見及專業(yè)知識勾勒出芯片的功能，隨后總工程師組隊確定能否、以及如何構建、測試并交付這些功能。

這就類似行政總廚或酒店老板要求廚師長在菜單上的法式海鮮燉菜上加點新花樣——即便這個要求已經足夠明確了，但廚師長仍需要弄清楚實際的配料和流程，才能持續(xù)穩(wěn)定地出品大量完美的菜肴。

早期的任務是利用可用的人才、工具和時間，將架構轉化為實際設計。其后隨著產品的出現(xiàn)，這個角色逐漸轉變?yōu)橹饕膯栴}解決者、協(xié)調者和傾聽者。

Nassif強調：“我是一個非常樂觀的人，所以，我需要確保身邊有足夠多的人可以告訴我壞消息，讓我回到現(xiàn)實中，這點非常重要?！边@也意味著團隊需要接受來自各個方面的新想法。

“有些事情我非常了解，但也有很多事情我并不了解。我依靠其他團隊伙伴來幫助我解決問題，同時幸運的是，我身邊確實有一群非常優(yōu)秀的人?！?/p>

Nassif在至強芯片開發(fā)過程中求助于眾多“副廚”，他們是來自芯片特定領域、制造和組裝、測試和驗證，以及全公司眾多其他領域的專家。

掃清障礙，打造即插即用的芯片

不同于以往，Sapphire Rapids項目極具挑戰(zhàn)性。該產品為英特爾首次引入了多項技術和制造工藝，如全新內存、接口及加速器等。這也是首次通過將多個晶片組合在一個封裝上來打造至強芯片，之前曾被稱為“像縫被子一樣做芯片”。

Nassif指出:“我們始終致力于能夠實現(xiàn)芯片大規(guī)模的即插即用，即一個芯片由多個單獨調優(yōu)的芯粒組成。通過把特定的新或是更新的芯粒與經過驗證、現(xiàn)成可用的芯?；旌显谝黄鹩糜诔Ｒ?guī)功能，可以更快推出全新且種類豐富的芯片。

Nassi表示：“Sapphire清除了技術上的障礙?！钡谒拇翉娬狭怂膫€相同的芯粒，把總體能力提升至新水平，基本上實現(xiàn)了即插即用的目標。換句話說，它采用了所有可能的選項來提高性能，即在引入新 “廚房助理”的同時，也加入了更多“主廚”。

掃清障礙不僅意味著要了解制造流程，也需要深諳測試詳情。然而，隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴大，上述流程也日益復雜化。Nassif認為：“客戶常會以意想不到的方式應用我們的產品，這也會時常讓我們感到驚訝?！?/p>

在大型云數(shù)據(jù)中心中的至強處理器幾乎從不休息，始終在不停歇地處理各種應用。

發(fā)現(xiàn)舊bug和新限制

客戶會以新的方式推廣過往的產品，在推廣過程中偶爾會發(fā)現(xiàn)bug，如簡單的打字錯誤、兩個不相關組件之間的電氣干擾等，而這些bug可能也存在于新處理器中。Nassif指出:“只要我們了解到反饋，就會去查看。反思為什么會有疏漏？如何才能改變？”

Nassif解釋道，團隊將在多代產品中運行新的測試，現(xiàn)有的測試將在產品生命周期的每個步驟中進行檢查并隨之改進。她指出:“為盡早發(fā)現(xiàn)漏洞，我們一直在努力學習?！?/p>

隨著項目并行開展，Nassif也是Sapphire Rapids后續(xù)產品Emerald Rapids的總工程師，因此可以汲取經驗教訓。

Nassif表示：“工程是極具創(chuàng)造性的，相當大一部分是藝術?！?/p>

隨著每一個新挑戰(zhàn)的克服、每一個錯誤的解決，以及流程、工具和人員的改進，藝術變成了科學。但他們深知，下一個挑戰(zhàn)依然近在眼前。

Nassif表示：“為了實現(xiàn)目標，你必須接受嘗試新事務、并坦然面對失敗。這條路上沒有魔法，只有堅持按照想法去實踐才能抵達終點。”

¹ 參見[E1]intel.com/processorclaims：第四代英特爾?至強?可擴展處理器。結果可能有所不同。