Такие разные чиплеты: AMD и Intel рассказали некоторые подробности об устройстве Milan-X и Sapphire Rapids
Век полностью монолитных процессоров постепенно подходит к концу, поскольку к пределу подошли и возможности кремниевой технологии создавать столь гигантские кристаллы. На конференции International Solid-State Circuits (ISSCC 2022) и AMD, и Intel поведали некоторые подробности о внутреннем устройстве своих новых серверных процессоров: Milan-X и Sapphire Rapids. А немецкий портал Hardwareluxx рассказал о докладах и про первый, и про второй.
И если AMD перешла к чиплетной компоновке уже давно, то для Intel такой подход новый и, в целом, вынужденный — Sapphire Rapids в классической реализации потребовали бы немыслимого по размерам монолитного кристалла, что резко бы снизило выход годных продуктов. Однако новые Xeon состоят уже из четырёх базовых кристаллов площадью около 400 мм2.
Изображение: Twitter/Locuza_Они производятся с использованием процесса Intel 7 (вариация 10 нм), который в первую очередь позволил повысить плотность размещения интерконнекта, что критически важно для достижения минимальной латентности между блоками в сборке. Отголоски с проблемами техпроцессов всё же дают о себе знать: хотя базовый кристалл Sapphire Rapids относительно невелик, Intel решила подстраховаться и повысить степень избыточности для некоторых блоков.
Изображение: Twitter/Olrak29_
Фактически компания производит два зеркальных по компоновке кристалла, которые объединяются десятью интерфейсами EMIB — либо парами (по вертикали), либо тройками (по горизонтали) подключений к фабрике Multi-Die Fabric IO. Минимальное потребление у этой технологии составляет всего 0,5 Дж/байт, а частота фабрики может динамически варьироваться в пределах от 800 до 2500 МГц. Совокупная пропускная способность составляет 10 Тбайт/с (20 × 500 Гбайт/с), латентность не превышает 10 нс.
Изображения: Hardwareluxx
AMD же не просто отказалась от монолитных кристаллов, но и со второго поколения вообще перешла на асимметричную чиплетную компоновку, в которой кристалл ввода-вывода не просто отделён от кристаллов с ядрами, но и производится с использованием иного техпроцесса (14 нм против 7 нм). А в Zen 3 было произведено ещё и уплотнение кешей — 32 Мбайт L3 на восемь ядер. Ядра и кеш объединяет двунаправленная кольцевая шина с пропускной способностью 2 Тбайт/с.
А сами кеши перешли на использование более компактных ячеек и обзавелись двумя рядами TSV-подключений для установки по технологии TSMC SoIC ещё одного SRAM-чипа площадью 41 мм2, то есть того самого 3D V-Cache, который позволяет нарастить ёмкость L3 с 32 до 96 Мбайт. Интересно, что связь с нижним чипом осуществляется исключительно за счёт адгезии медных столбиков-проводников, пайки не требуется. По сути, уже готовый кристалл CCD просто полируется до обнажения проводников TSV, после чего на него укладывается верхний кристалл SRAM.
При этом сами по себе CCD также получили целый ряд оптимизаций «кремния» и некоторые преобразования в структуре. Они стали тоньше и там, где дополнительная SRAM не требуется, теперь используются прокладки для выравнивания высоты. А те же TSV-проводники используются и для питания внешнего SRAM-чипа. Итоговая пропускная способность подключения у 3D V-Cache составляет те же 2 Тбайт/с, а внутри он организован блоками 512 × 128 Кбайт. Но главное, что «штраф» за доступ к расширенной кеш-памяти не должен превышать четырёх тактов.
Обе компании ищут оригинальные решения при создании новых процессоров. Но если Intel отказывается от монолитности с некоторым трудом и в Sapphire Rapids явно прослеживается желание сохранить как можно более высокий уровень связности внутри CPU, то AMD словно играет в LEGO. Благодаря доступу к продвинутым техпроцессам TSMC «красные» имеют возможность перебирать комбинации «кубиков» в поисках конструкции, наиболее полно отвечающей представлению компании об идеальном процессоре.
Источник: