AMD odhalilo bombu: technologie 3D V-Cache používá TSV a vrstvené pouzdření k osazení druhé vrstvy křemíku na CPU čiplet. Zen 3 tím získá 3× větší cache zvedající výkon mimo jiné ve hrách.
Po Intelu teď odprezentovalo své novinky na Computexu 2021 AMD. Jsou mezi nimi APU Ryzen 5000G, grafiky Radeon RX 6000M pro notebooky a upscaling FSR míněný jako konkurence proti DLSS od Nvidie. Vůbec nejzajímavější ale byla novinka procesorová: 3D čiplety s křemíky navrstvenými na sobě zřejmě přicházejí do procesorů Ryzen.
3D čiplety na Zenu 3
První procesorová novinka na Computexu se týkala desktopových APU, ale s dovolení se na ni podíváme až v dalším článku. Druhá procesorová novinka je totiž o hodně překvapivější a o hodně zajímavější. V samém závěru prezentace šéfka AMD Lisa Su coby takovou třešničku na dortu odhalila technologii procesorů s 3D pouzdřením aktivních čipletů. To je něco, co v desktopovém CPU zatím nebylo.
3D aktivní čiplety znamenají, že jsou dva aktivní křemíky položené na sebe a propojené kontakty. Su odhalila, že AMD (zřejmě v partnerství s TSMC, jde zřejmě o jeho postup Chip-on-Wafer) vyvinulo technologii, která mu dovolí takto osadit druhý čip na horní stranu CPU čipletu v procesorech Epyc nebo Ryzen. A co víc, dokonce už ji údajně i úspěšně demonstrovali.
Parametry technologie 3D čipletů Zdroj: AMD
Má to dokonce fungovat s čiplety Ryzenů 5000, které zřejmě s technologií už v návrhu počítají, protože Lisa Su ukazovala prototyp, který je tvořený Ryzenem 9 5900X s přidaným čipletem. Delidovaný exemplář, který můžete vidět na snímcích z videa, má druhou vrstvu křemíku nasazenou jen na pravý ze svých CPU čipletů pro možnost srovnání, ale funkční prototyp má samozřejmě obě (a je to vše zakryté a chráněné rozvaděčem tepla). Jak spodní, tak vrchní křemík jsou ztenčené, aby se vešly pod stejný rozvaděč tepla a na stejný substrát, jako se používá standardně.
3D Vertical Cache
Rolí druhé vrstvy křemíku je v této fázi technologie přidání L3 cache navíc, tzv. 3D Vertical Cache (3D V-Cache). Jde o čip tvořený pamětí SRAM a nějakou komunikační logikou pro obsluhu, který je nasazen na CPU čiplet. Ten musí být na začátku provrtán kanálky (tzv. TSV) s vodivou cestou, protože obvody CPU čipletu jsou na jeho spodní straně. Na tyto kanálky jsou napojené kontakty druhého přidaného křemíku a vše je slepeno.
Stavba CPU čipletu s 3D V-Cache Zdroj: AMD
Druhý čiplet přidává 64 MB cache jednomu CPU čipletu (s osmi jádry), takže jednočipletový procesor by měl 96 MB L3 cache (64 MB plus již přítomných 32 MB), ale model s 12 nebo 16 jádry už 192 MB (2 × 96 MB, předpokládáme). Propustnost do této cache je údajně 2 TB/s a tato technologie má prý také nejlepší energetickou efektivitu na světě, nepoužívá vůbec kuličky pájky a místo toho jsou přímo spojené měděné vodiče, což má údajně zlepšit energetickou efektivitu spoje trojnásobně proti konkurenčním technologiím.
Čip s cache navíc je údajně také 7nm a má plochu cca 6 × 6 mm (36 mm²). To je zajímavé, protože má zdá se vyšší hustotu než L3 cache na CPU čipletech. Pravděpodobně je vyroben s knihovnami o vyšší hustotě. Docela by nás zajímalo, zda SRAM na tomto čipu dosahuje stejného výkonu a jak je to s latencí. Asi by nebylo zvláštní, pokud by bloky na sekundárním čipu měly vyšší latenci než lokálně přítomná část cache. Ale AMD tuto přídavnou kapacitu neoznačuje jako L4, nýbrž jako L3 cache, což implikuje, že je na stejné úrovni jako integrovaný 32MB blok mezipaměti.
Prototyp procesoru Ryzen 9 5900X s 3D V-Cache osazenou na jednom z čipletů, na levém jsou asi vidět neobsazené TSV kontakty Zdroj: AMD
Obří cache pomáhá ve hrách
Vzorky snad již existují, AMD ukazovalo na videu nahrané demo 3D V-cache ve hře Gears 5. Na videu byly porovnané dva dvanáctijádrové Ryzeny 5900X na stejném taktu (pevně nastavených 4,0 GHz), z nichž jeden měl 192MB 3D V-Cache a v průměru dosahoval o 12 % lepší snímkové frekvence. V dalších hrách byla nárůsty dokonce i vyšší (v Monster Hunter World pod DX11 +25 %), takže v průměru to prý vychází na asi 15% zlepšení FPS ve hrách.
Benchmark Ryzenu 5000 s 3D V-Cache ve hře Gears V (vpravo) Zdroj: AMD
Tato technologie by tedy dokázala zlepšit výkon ve hrách, dost možná by dokonce mohla být odpovědí na pokroky v IPC, které slibuje Alder Lake (s prý až o 20 % zlepšeným jednovláknovým výkonem) od Intelu.
Benchmarky Ryzenu 5000 s 3D V-Cache ve hrách Zdroj: AMD
Budou i v Ryzenech?
Nevíme ale, zda se proti Alder Lake tato technologie postaví, zatím jde jen o prototyp. AMD uvádí, že podle jeho plánu bude firma připravená rozjet výrobu takovýchto procesorů do konce letošního roku. To znamená, že uvedení na trh určitě může být nejdříve v roce 2022, a to třeba až několik měsíců po jeho začátku. Ačkoliv tedy čiplety Zen 3 jsou podle všeho připravené k prošpikování TSV cestami (zajímavý poznatek, toto muselo trošku zhoršit hustotu tranzistorů) a k osazení 3D V-cache, během jejich života k tomu vůbec nemusí dojít. AMD by toto mohlo komerčně nasadit až později třeba u Ryzenů 7000, 8000…
… nebo také vůbec. Jak to u pokročilých technologií chodí, legrácky jako HBM2, křemíkové interposery a možná i toto jsou často tak nákladné, že se objeví jen u enterprise a serverových produktů. Podle informačních úniků AMD určitě chystá verzi procesorů Epyc 7003 s takto rozšířenou cache (64jádrový model by měl celkem 768 MB L3 cache, 8 × 192MB!), která má označení Milan-X. Ta se tedy příští rok asi určitě objeví v rukou nějakých movitých uživatelů, možná v superpočítačích. Zda se dostane i na Ryzen, už tak jasné není. Později má asi existovat i takováto verze procesorů s jádry Zen 4, Epyc „Genoa-X“.
Existuje asi naděje v tom, pokud by se 3D V-Cache osazovala na CPU čiplety předtím, než by se osadily na pouzdro celého CPU. Pak by už nebylo tak drahé jich část odklonit do vybraných luxusních verzí Ryzenů 5000 (nebo 6000 a tak dále). Ale raději bych se na to teď neupínal. Byla by to vysoce zajímavá CPU, pokud by to klaplo, ale trošku se bojím, aby to nebyly naděje z kategorie „příliš dobré, než aby to mohla být pravda“, byť si teď AMD Ryzen vybralo pro demo. Může jít jen o tom, že na malém AM4 procesoru s jedním nebo dvěma čiplety se experimentuje lépe. Budeme ovšem napjatě sledovat a úniky informací, zda se přece jen štěstí na sprosté PC lidi neusměje.
Myslíte si, že se 3D V-cache dostane i do procesorů AMD Ryzen pro běžná desktop PC nebo notebooky?
Pozor na chlazení… a cenu
Tato technologie má docela velké možnosti, zvlášť pokud by se druhý obvod neomezil jenom na cache, nebo pokud by by jich bylo výhledově možné osadit na sebe i víc. Druhá vrstva by mohla být i logická a hrát funkcionalitu čipsetu – toto již má Intel pomocí technologie Foveros v procesorech Lakefield, kde je ale CPU čiplet na horní straně a čipsetový čiplet vespod. Jde o trošku odlišné technologie, ale asi se dá říct, že Intel byl první, byť zatím toto vrstvení nevyužil v moc zajímavém produktu (což ovšem asi byla chyba nekvalitního 10nm procesu – další dějství budou u 7nm Meteor Lake, kde by to mohla být jiná písnička).
Nicméně u AMD jde o překvapení, firma zatím u procesorů upřednostňovala levné běžné techniky pouzdření, místo aby třeba u Epyců použila křemíkový interposer ke zlepšení výkonu a energetické efektivity. Foveros také prý používá na kontakty pájku, což jak bylo řečeno má údajně být méně efektivní (hustota je nižší a komunikace spotřebuje více energie) než technologie Chip-on-Wafer od TSMC, kterou použije AMD.
Dosavadní evoluce 3D pouzdření v produktech AMD. Nejlogičtější nasazení 3D V-cache je právě v serverových CPU, kde víme o chystané speciální verzi EPycu 7003 Milan Zdroj: AMD
Slabina je jednak cena – toto nebude nijak levné, takže pokud si brousíte zuby, raději kroťte očekávání, protože je dost možné, že až věc přijde na trh, nepřijde vám cenově zajímavá. Druhý problém je spotřeba – lépe řečeno, chlazení. Čiplet na horní straně, i pokud by měl sám nízkou spotřebu, pravděpodobně zhoršuje chlazení spodního čipletu, který v případě 3D Vertical Cache asi bude tvořit většinu tepla. Při odvodu do rozvaděče tepla a chladiče bude teplo nejprv muset přejít přes nalepený druhý čiplet, což asi zpomalí jeho odchod a se stejným chladičem bude teplota CPU čipletu ve výsledku horší. Malé čiplety v Ryzenech se přitom už tak chladí spíše špatně kvůli ploše, takže zde nastane možná ještě dílčí zhoršení navíc.
Lisa Su se vzorkem Ryzenu 5000 s 3D V-Cache Zdroj: AMD
Galerie: Technologie AMD 3D V-Cache a 3D čipletů na Computexu 2021
AMD 3D V-Cache: 3D čiplety osazené s TSV na čipech Zen 3 - Cnews.cz
Read More
No comments:
Post a Comment