Ponte Vecchio i Intel dhe Zen 3 i AMD tregojnë premtimin e teknologjisë së avancuar të paketimit gjysmëpërçues

Intel dhe AMD diskutuan disa nga modelet e tyre më të avancuara të çipave në Konferencën Ndërkombëtare të Qarqeve të Gjendjes së Ngurtë këtë javë dhe ata theksuan rolin që luan paketimi i avancuar në produktet e tyre të ardhshme të çipave të nivelit të lartë. Në të dyja rastet, aftësitë e reja mbresëlënëse të performancës vijnë nga qasjet modulare që kombinojnë blloqe ndërtimi të bëra në fabrika të ndryshme duke përdorur procese të ndryshme prodhimi. Ai ilustron potencialin e madh të paketimit të çipave në të ardhmen e inovacionit gjysmëpërçues.

Tregu i synuar i Intel për Ponte Vecchio është si një modul me performancë të lartë që do të ndërtohet në sisteme të mëdha të qendrave të të dhënave. Është një njësi përpunimi grafik (GPU) dhe është projektuar për aplikime në inteligjencën artificiale, mësimin e makinerive dhe grafika kompjuterike. Ajo është emëruar pas urës mesjetare të gurit që lidh Piazza della Signoria në njërën anë të lumit Arno në Firence, Itali me Pallazzo Pitti në anën tjetër. Një nga pikat kryesore të dizajnit është mënyra se si ai lidh një sërë çipesh të specializuar - blloqe ndërtimi të qarkut të integruar që synohen të kombinohen për të krijuar sisteme të plota.

Ponte Vecchio përdor tetë "tjegulla" të prodhuara në procesin më të avancuar 5 nm të Kompanisë së Prodhimit Gjysëmpërçues të Tajvanit (TSMC). Çdo pllakë ka tetë “X^ebërthama, dhe secila nga tetë bërthamat nga ana e saj ka tetë vektorë dhe tetë motorë matricë të specializuar. Pllakat vendosen në majë të një "pllake bazë", e cila i lidh ato me kujtesën dhe botën e jashtme me një pëlhurë gjigante me çelës. Kjo pllakë bazë është ndërtuar duke përdorur procesin "Intel 7" të kompanisë, i cili është një emër i ri për procesin e përmirësuar të prodhimit 10 nm SuperFin të kompanisë. Ekziston gjithashtu një sistem memorie me performancë të lartë i quajtur "RAMBO", i cili qëndron për Memory me akses të rastësishëm, i optimizuar me gjerësi brezi, i cili u ndërtua në një pllakë bazë duke përdorur teknologjinë e ndërlidhjes Intel 7 Foveros. Shumë blloqe të tjera ndërtimi janë përfshirë gjithashtu.

Dizajni Ponte Vecchio është një rast studimi në integrimin heterogjen – duke kombinuar 63 pllaka të ndryshme (47 që kryejnë funksione llogaritëse dhe 16 për menaxhimin termik) me një total prej mbi 100 miliardë transistorë në një paketë të vetme që është 77.5 x 62.5 mm (përafërsisht 3 x 2.5 inç). Nuk ishte shumë kohë më parë kur kaq shumë fuqi kompjuterike mbushi një magazinë dhe kërkonte lidhjen e saj me rrjetin elektrik. Sfidat inxhinierike në një dizajn të tillë janë të shumta:

Lidhja e të gjitha pjesëve. Projektuesit kanë nevojë për një mënyrë për të lëvizur sinjalet midis të gjithë çipave të ndryshëm. Në kohët e vjetra, kjo bëhej me tela ose gjurmë në bordet e qarkut të printuar, dhe çipat ngjiteshin duke i bashkuar ato në pllaka. Por kjo u mbarua shumë kohë më parë, pasi numri i sinjaleve dhe shpejtësia u rrit. Nëse vendosni gjithçka në një çip të vetëm, mund t'i lidhni ato me gjurmë metalike në pjesën e pasme të procesit të prodhimit. Nëse dëshironi të përdorni çipa të shumtë, kjo do të thotë që ju nevojiten shumë kunja lidhëse dhe dëshironi që distancat e lidhjes të jenë të shkurtra. Intel përdor dy teknologji për të mbështetur këtë. E para është "ura e saj e ndërlidhur me shumë vegla" (EMIB) e cila është bërë nga një copëz e vogël silikoni që mund të sigurojë qindra ose mijëra lidhje në të njëjtën kohë, dhe e dyta është teknologjia e saj e grumbullimit "Foperos die-to-die" së pari. përdoret në procesorin e tij celular Lakefield.

Sigurohuni që të gjitha pjesët të jenë të sinkronizuara. Pasi të keni lidhur shumë pjesë të ndryshme, duhet të siguroheni që të gjitha pjesët të mund të flasin me njëra-tjetrën në sinkron. Kjo zakonisht nënkupton shpërndarjen e një sinjali kohor të njohur si orë, në mënyrë që të gjitha çipat të mund të funksionojnë në hap. Kjo rezulton të mos jetë e parëndësishme, pasi sinjalet priren të anojnë dhe mjedisi është shumë i zhurmshëm, me shumë sinjale që kërcejnë përreth. Çdo pllakë llogaritëse, për shembull, ka më shumë se 7,000 lidhje në një hapësirë ​​prej 40 milimetrash katrorë, kështu që kjo është shumë për t'u sinkronizuar.

Menaxhimi i nxehtësisë. Pllakat modulare secila kërkojnë shumë energji dhe shpërndarja e saj në mënyrë uniforme në të gjithë sipërfaqen duke hequr nxehtësinë që gjenerohet është një sfidë e madhe. Çipat e memories janë grumbulluar për ca kohë, por nxehtësia që krijohet shpërndahet në mënyrë të barabartë. Çipat e procesorit ose pllakat mund të kenë pika të nxehta në varësi të sasisë së madhe të përdorimit të tyre dhe administrimi i nxehtësisë në një pirg patate të skuqura 3D nuk është i lehtë. Intel përdori një proces metalizimi për anët e pasme të çipave dhe i integroi ato me shpërndarës nxehtësie për të trajtuar 600 vat të parashikuara të prodhuara nga sistemi Ponte Vecchio.

Rezultatet fillestare të laboratorit që Intel raportoi përfshinin performancën >45 Teraflops. Superkompjuteri Aurora që po ndërtohet në Laboratorët Kombëtarë Argonne do të përdorë më shumë se 54,000 Ponte Vecchios së bashku me më shumë se 18,000 procesorë Xeon të gjeneratës së ardhshme. Aurora ka një performancë maksimale të synuar prej mbi 2 Exaflops, që është 1,000 herë më shumë se një makinë Teraflop. Në mesin e viteve 1990, kur isha në biznesin e superkompjuterëve, një makinë Teraflop ishte një projekt shkencor prej 100 milionë dollarësh.

Zen 3 i AMD

AMD foli për bërthamën e saj të mikroprocesorit të gjeneratës së dytë Zen 3 të ndërtuar në procesin 7 nm të TSMC. Kjo bërthamë mikroprocesori është krijuar për t'u përdorur në segmentet e tregut të AMD, nga pajisjet celulare me fuqi të ulët, kompjuterët desktop dhe deri te serverët e saj më të fuqishëm të qendrës së të dhënave. Parimi qendror i kësaj strategjie ishte paketimi i bërthamës së tij Zen 3 me funksione mbështetëse si një "kompleks bërthamë" në një çiplet të vetëm, i cili shërbeu si blloqe ndërtimi modulare njësoj si pllakat e Intel. Kështu ata mund të paketojnë tetë chiplet së bashku për një desktop ose server me performancë të lartë, ose katër çipe për një sistem vlerash, si një sistem shtëpiak të lirë që mund të blej. AMD gjithashtu grumbullon çipat vertikalisht duke përdorur ato që quhen via përmes silikonit (TSV), një mënyrë për të lidhur çipa të shumtë të vendosur mbi njëri-tjetrin. Ai gjithashtu mund të kombinojë dy deri në tetë nga këto çipe me një server të bërë në një proces GlobalFoundries 12 nm për të bërë 3^rd gjenerimi i çipave të serverëve EPYC.

Mundësia e madhe që Ponte Vecchio dhe Zen 3 nxjerrin në pah është aftësia për të përzier dhe përputhur çipat e prodhuara duke përdorur procese të ndryshme. Në rastin e Intel, kjo përfshinte pjesë të bëra vetë, si dhe proceset më të avancuara të TSMC. AMD mund të kombinojë pjesë nga TSMC dhe GlobalFoundries. Një avantazh i madh i lidhjes së çipave ose pllakave më të vogla së bashku në vend që të ndërtohet vetëm një çip i madh është se ato më të voglat do të kenë rendiment më të mirë të prodhimit dhe për këtë arsye janë më pak të kushtueshme. Ju gjithashtu mund të përzieni dhe përputhni çipet e reja me ato më të vjetra të provuara që ju e dini se janë të mira ose që janë bërë në një proces më pak të kushtueshëm.

Të dy modelet AMD dhe Intel janë teknike turne de force. Pa dyshim, ato përfaqësojnë shumë punë dhe mësim, dhe përfaqësojnë investime të mëdha burimesh. Por ashtu si IBM prezantoi nënsistemet modulare në sistemin e saj kryesor System/360 në vitet 1960, dhe kompjuterët personalë u bënë modularë në vitet 1980, ndarja modulare e mikrosistemeve të silikonit, siç ilustrohet nga këto dy modele dhe mundësohet nga paketimi i avancuar i çipave, paralajmëron një ndryshim të rëndësishëm teknologjik. Është e qartë se shumë nga aftësitë e shfaqura këtu janë ende jashtë mundësive të shumicës së sipërmarrjeve fillestare, por ne mund të imagjinojmë që kur teknologjia të bëhet më e aksesueshme, ajo do të lëshojë një valë inovacioni të përzierjes dhe të përputhjes.