Intel компаниясының Ponte Vecchio және AMD компаниясының Zen 3 жартылай өткізгішті қаптаманың озық технологиясының уәдесін көрсетеді.

Intel және AMD осы аптада халықаралық қатты күйдегі тізбектер конференциясында өздерінің ең озық чип дизайндарын талқылады және олар болашақта жоғары сапалы чип өнімдерінде жетілдірілген қаптаманың атқаратын рөлін атап өтті. Екі жағдайда да әсерлі жаңа өнімділік мүмкіндіктері әртүрлі өндірістік процестерді пайдалана отырып, әртүрлі зауыттарда жасалған құрылыс блоктарын біріктіретін модульдік тәсілдерден туындайды. Ол жартылай өткізгішті инновациялардың болашағында чипті қаптаманың үлкен әлеуетін көрсетеді.

Intel компаниясының Ponte Vecchio үшін мақсатты нарығы үлкен деректер орталығы жүйелеріне орнатылатын жоғары өнімділік модулі болып табылады. Бұл графикалық өңдеу блогы (GPU) және жасанды интеллект, машиналық оқыту және компьютерлік графикадағы қолданбаларға арналған. Ол Италияның Флоренция қаласындағы Арно өзенінің бір жағындағы Пьяцца делла Синьория мен екінші жағындағы Паллаццо Питтиді байланыстыратын ортағасырлық тас көпірдің атымен аталған. Дизайндың маңызды сәттерінің бірі - оның көптеген мамандандырылған чиплеттерді - толық жүйелерді жасау үшін біріктіруге арналған интегралды схеманың құрылыс блоктарын қосу әдісі.

Ponte Vecchio Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) 5 нм ең жетілдірілген процесінде жасалған сегіз «плитканы» пайдаланады. Әрбір тақтайшада сегіз «X^e” ядролары бар және сегіз ядроның әрқайсысында өз кезегінде сегіз векторлық және сегіз арнайы матрицалық қозғалтқыштар бар. Плиткалар «негізгі тақтайшаның» үстіне орналастырылған, ол оларды жадымен және сыртқы әлеммен алып қосқыш матамен байланыстырады. Бұл негізгі плитка компанияның жетілдірілген 7 нм SuperFin өндіріс процесінің жаңа атауы болып табылатын «Intel 10» процесі арқылы жасалған. Сондай-ақ Intel 7 Foveros интерконнект технологиясын пайдалана отырып, базалық тақтайшада құрастырылған Random Access Memory, Bandwidth Optimized дегенді білдіретін «RAMBO» деп аталатын жоғары өнімді жад жүйесі бар. Көптеген басқа құрылыс блоктары да біріктірілген.

Ponte Vecchio дизайны гетерогенді интеграциядағы жағдайды зерттеу болып табылады – 63 x 47 мм (шамамен 16 x) бір пакетте жалпы саны 100 миллиардтан астам транзисторлармен 77.5 түрлі тақтайшаларды (есептеу функцияларын орындайтын 62.5 және жылуды басқару үшін 3) біріктіреді. 2.5 дюйм). Бұл көп есептеу қуаты қойманы толтырып, электр желісіне қосылуды талап еткенде көп уақыт өткен жоқ. Мұндай дизайндағы инженерлік қиындықтар өте көп:

Барлық бөліктерді қосу. Дизайнерлерге сигналдарды әртүрлі микросхемалар арасында жылжыту тәсілі қажет. Ескі күндерде бұл баспа платаларындағы сымдармен немесе іздермен жасалды, ал чиптер оларды тақталарға дәнекерлеу арқылы бекітілді. Бірақ сигналдар саны мен жылдамдық өскен сайын бұл баяғыда таусылды. Егер сіз бәрін бір чипке салсаңыз, оларды өндіріс процесінің артқы жағындағы металл іздерімен байланыстыра аласыз. Егер сіз бірнеше чиптерді пайдаланғыңыз келсе, бұл сізге көп байланыстыру түйреуіштері қажет екенін білдіреді және қосылатын қашықтықтардың қысқа болуын қалайсыз. Intel бұл қолдау үшін екі технологияны пайдаланады. Біріншісі - бір уақытта жүздеген немесе мыңдаған қосылымдарды қамтамасыз ете алатын кремнийдің кішкене кесіндісінен жасалған оның «енгізілген көп өлшенген өзара байланыстырушы көпірі» (EMIB), екіншісі - біріншіден Foveros штамптау технологиясы. оның Lakefield мобильді процессорында қолданылады.

Барлық бөліктердің синхрондалғанын тексеріңіз. Көптеген әртүрлі бөліктерді қосқаннан кейін, барлық бөліктердің бір-бірімен синхронды түрде сөйлесе алатынына көз жеткізу керек. Бұл әдетте сағат ретінде белгілі уақыт сигналын таратуды білдіреді, осылайша барлық чиптер құлыптаулы жұмыс істей алады. Бұл тривиальды емес сияқты, өйткені сигналдар бұрмалауға бейім және қоршаған орта өте шулы, көптеген сигналдар айналады. Әрбір есептеу тақтасында, мысалы, 7,000 шаршы миллиметрлік кеңістікте 40-нан астам қосылым бар, сондықтан бұл синхрондауға көп нәрсе.

Жылуды басқару. Модульдік плиткалардың әрқайсысы көп қуатты қажет етеді және оны бүкіл бетке біркелкі жеткізу және пайда болатын жылуды жою үлкен қиындық тудырады. Жад микросхемалары біраз уақыттан бері жинақталған, бірақ өндірілетін жылу жеткілікті түрде біркелкі бөлінеді. Процессорлық чиптер немесе плиткалардың қаншалықты ауыр пайдаланылғанына байланысты ыстық нүктелер болуы мүмкін және чиптердің 3D дестесінде жылуды басқару оңай емес. Intel чиптердің артқы жағын металлдандыру процесін қолданды және оларды Ponte Vecchio жүйесі шығарған болжанған 600 ватты өңдеу үшін жылу таратқыштармен біріктірді.

Intel хабарлаған бастапқы зертханалық нәтижелер >45 терафлоп өнімділігін қамтиды. Аргонна ұлттық зертханаларында құрастырылып жатқан Aurora суперкомпьютері 54,000 18,000-нан астам Ponte Vecchios және 2 1,000-нан астам келесі ұрпақ Xeon процессорларын пайдаланады. Aurora 1990 Exaflops-тен астам мақсатты ең жоғары өнімділікке ие, бұл Teraflop құрылғысынан 100 есе көп. XNUMX жылдардың ортасында мен суперкомпьютер бизнесімен айналысқан кезде, бір Teraflop құрылғысы XNUMX миллион долларлық ғылыми жоба болды.

AMD компаниясының Zen 3

AMD TSMC 3 нм процесінде құрылған Zen 7 екінші буын микропроцессорлық ядросы туралы айтты. Бұл микропроцессорлық ядро ​​қуатты аз мобильді құрылғылардан, жұмыс үстеліндегі компьютерлерден және оның ең қуатты деректер орталығының серверлеріне дейін AMD нарық сегменттерінде пайдалануға арналған. Бұл стратегияның негізгі қағидасы оның Zen 3 өзегін Intel тақтайшалары сияқты модульдік құрылыс блоктары ретінде қызмет ететін бір чиплеттегі «негізгі кешен» ретінде қолдау функцияларымен орау болды. Осылайша олар жоғары өнімді жұмыс үстелі немесе сервер үшін сегіз чиплетті немесе мен сатып алатын арзан үй жүйесі сияқты құндылық жүйесіне арналған төрт чиплетті біріктіре алады. Сондай-ақ, AMD бір-бірінің үстіне орналастырылған бірнеше чиптерді қосу тәсілі арқылы кремний арқылы өтетін жолдар (TSVs) арқылы чиптерді тігінен жинайды. Ол сондай-ақ осы чиплеттердің екіден сегізге дейінгісін GlobalFoundries 12 нм процесінде жасалған серверлік штамппен біріктіріп, оның 3-ін құра алады.^rd EPYC сервер чиптерін жасау.

Ponte Vecchio және Zen 3 ерекше атап өткен керемет мүмкіндік - әртүрлі процестер арқылы жасалған чиптерді араластыру және сәйкестендіру мүмкіндігі. Intel жағдайында бұл өздігінен жасалған бөлшектерді, сондай-ақ TSMC-тің ең озық процестерін қамтиды. AMD TSMC және GlobalFoundries бөліктерін біріктіре алады. Бір үлкен чипті құрастырудың орнына, кішігірім чиплеттерді немесе плиткаларды біріктірудің үлкен артықшылығы - кішігірім чиптердің өндіріс өнімділігі жақсы болады, сондықтан құны аз болады. Сіз сондай-ақ жаңа чиплеттерді жақсы екенін білетін ескі дәлелденген чиплеттермен араластыра аласыз немесе арзанырақ процессте жасалған.

AMD және Intel дизайнының екеуі де техникалық турлар. Әрине, олар көп еңбек пен оқуды білдіреді және ресурстардың үлкен инвестицияларын білдіреді. Бірақ IBM 360-шы жылдары өзінің негізгі System/1960 жүйесінде модульдік ішкі жүйелерді енгізгеніндей және дербес компьютерлер 1980-жылдары модульдік сипатқа ие болды, кремний микрожүйелерінің модульдік бөлінуі осы екі дизайн мысалында және жетілдірілген чип орауымен іске қосылды. Мұнда көрсетілген көптеген мүмкіндіктер әлі де көптеген стартаптардың қолы жетпейді, бірақ біз технология қол жетімді болған кезде ол аралас және сәйкес инновациялар толқынын шығарады деп елестете аламыз.