AMD ukázalo čísla o efektech čipletové koncepce Ryzenů. Prý jsou až 2× levnější na výrobu

11
AMD Ryzen 3000 7nm zen2 matisse 1600

Jak asi většinou víte, 7nm procesory AMD, které jsou od loňska na trhu (CPU Ryzeny 3000 „Matisse“, Threadripper 3000, Epyc 7002) nejsou přesněji řečeno 7nm kompletně. Ve skutečnosti mají 7nm jádra a L3 cache, ale toto tvoří jen část procesoru na tzv. CPU „čipletu“. AMD značnou část procesoru ale vyčlenilo na separátní křemík vyráběný 14nm (či přesněji 12nm procesem, označení se často zaměňuje), který je na jednotku plochy výrazně levnější. Pokud vás zajímá, jak výhodné toto z pohledu výrobních nákladů opravdu je, pak pro vás máme alespoň částečnou odpověď. AMD totiž něco o ekonomických výhodách tohoto řešení prozradilo na konferenci ISSCC, z níž se dostaly ven slajdy.

 

Čiplety zlevnily 7nm Ryzeny až 2,2×

AMD mělo na ISSCC delší prezentaci, v níž se objevily i další zajímavosti. Například snímky čipu, které jsou sice méně detailní než to, co bylo pořízeno nezávisle, ale přednášející na nich vyznačil, které části plochy jádra představují které jednotky. Slajdy publikoval japonský web PC Watch a můžete si je proklikat zde v galerii.

Ve slajdech má AMD grafy, ukazující dopad čipletového řešení jak na desktopové procesory pro socket AM4, tak na Epyc (potažmo Threadripper) a úspory jsou podle jeho tvrzení zásadnější, než by se asi čekalo. Nejsou uvedené nějaké absolutní částky, ale u šestnáctijádra Ryzen 9 3950X je řečeno, že pokud by se cena dvou 7nm a jednoho 12nm čipletu, z kterých je procesor vytvořen, vzala jako základ (v grafu „1“), tak výrobní náklady hypotetického procesoru, který by měl stejnou výbavu, ale byl celý vyroben na 7nm procesu, by byly více než dvojnásobné. Přesně to anotováno není, vypadá to zhruba na faktor 2,2×. To je až podezřele mnoho, ale bohužel nevíme, jak přesně se k tomuto odhadu došlo. 7nm 16jádro by asi bylo hodně velké a možná AMD započítává i faktory jako sníženou výtěžnost kvůli defektům.

Je zajímavé, že čipletové řešení má údajně být levnější i v případě osmijádrového CPU. Zde je to srovnání mezi už menším hypotetickým 7nm monolitem s osmi jádry versus skutečnou kombinací jednoho 7nm CPU čipletu a IO čipletu na 12nm. Zde ale úspora není zdaleka tak dramatická, jen něco přes 25 %.

Prezentace architektury AMD Zen 2 na ISSCC 26
Prezentace architektury AMD Zen 2 na ISSCC: cena hypotetických 7nm monolitických čipů proti čipletovému řešení

Je však třeba pamatovat že AMD možná nemělo dost zdrojů na to, aby vyvinulo jak nativní monolitické 7nm 16jádro, tak 7nm monolitické osmijádro, možná by v takovém případě muselo jednu z variant oželet. Díky čipletům možná bylo možné nabídnout jak 12/16jádrové, tak nižší 6 a 8jádrové verze. A je důležité, že se na těchto nižších modelech údajně netratí proti hypotetickému plně 7nm řešení.

64jádro by bez čipletů nešlo udělat

Ještě výraznější výhoda jsou čiplety asi u Epyců. Zatímco Intel navrhuje tři různé čipy pro Xeony, AMD stačil jeden 7nm čiplet, který je sdílený i s desktopem, takže byly ušetřeny zřejmě omezené zdroje. Podle slajdů je úspora výrobních nákladů tím vyšší, čím více jader Epyc má (protože cena za 12nm IO čiplet je konstantní). Kritické ovšem je, že monolitický 64jádrový Epyc 7002 by podle AMD vůbec nebyl možný, nehledě na cenu. Ve skutečnosti by údajně i všechny málojádrové monolitické modely byly dražší než čipletové 64jádro (což je opět asi trochu nečekané). 16jádrový monolit by stál o 20 % víc než 7nm+12nm 64jádro, 24jádrový monolit o 40 % víc, u 32jádra by cena byla vyšší o něco přes 60 % a u 48jádra o 90 %.

Prezentace architektury AMD Zen 2 na ISSCC 25
64jádrový Epyc by jako monolitický 7nm čip ani nebyl možný. I 16jádro by bylo dražší než čipletové 64jádro

Opět je třeba dodat, že není úplně jasné, jak se k tomuto odhadu dospělo. Je klidně možné, že AMD v tomto srovnání pomíjí některé faktory, které by reálně monolit mohly učinit schůdnějším. Například harvesting čipů s defektem do nižších modelů.

Na 14/12nm čiplet se dostaly obvody, které by ze 7 nm neprofitovaly

Asi vás napadlo, že 14nm/12nm proces má přirozeně mnohem nižší hustotu tranzistorů, takže toto by mělo správně úspory ze staršího procesu eliminovat. Podle AMD to ale v reálu není významný faktor z jednoho důvodu. Na rozdíl od jádra CPU a pamětí cache, jejichž hustota se na 7nm procesu skutečně výrazně zvýší, jsou obvody v IO čipletu údajně často toho druhu, který by se při převodu na 7nm technologii příliš nezmenšil. Jde například o paměťové řadiče a další analogové obvody. Pro tento čiplet je ovšem 14/12nm proces zvolen i proto, že je nejen levnější, ale je také technicky snazší na něm takovou konektivitu implementovat – tedy nejen, že by 7nm proces tyto obvody moc nezmenšil, ale ještě by vytvořil problém ynavíc.

Toto samozřejmě neznamená, že čipletová technologie je bez nevýhod a absolutně bez nějakého negativního dopadu na cenu. V těchto grafech se počítá jenom s cenou křemíku samotného. Pouzdření dvou až tří čipů s různou technologií a tloušťkou ale bude o něco dražší, může být vyšší procento zmetků při tomto postupu. A nutnost mít na čipletech rozhraní pro externí komunikaci přidává nějakou plochu (a cenu čipu) navíc. Ovšem tyto cenové náklady zřejmě jsou menší, než jaký je pro AMD benefit. A to asi i se zohledněním toho, že rozdělení na čiplety asi také v nějaké míře snižuje výkon a energetickou efektivitu výsledného procesoru.

Galerie: Prezentace architektury AMD Zen 2 a čipletové konstrukce 7nm Ryzenů a Epyců na ISSCC 2020

AMD ukázalo čísla o efektech čipletové koncepce Ryzenů. Prý jsou až 2× levnější na výrobu
Ohodnoťte tento článek!
4.5 (89.23%) 13 hlas/ů

11 KOMENTÁŘE

  1. Pokud se potvrdí spekulace o Epyc 7F52 (16-core, 3,5GHz base, TDP 240W, 256M L3), pak AMD posunulo “hru” na zcela jiný level. Bude prodávat CPU z chipletů obsahující CCX s pouze jedním aktivním core za pořádný příplatek proti ostatním 16-core SKUs. 😉

  2. Ohledně nemožnosti vyrobit 64-jádro – stroje co TSMC používá na litografii mají teoretický reticle limit (max velikost vyrobeného čipu) 856mm2, ale dost možná TSMC tak velký čip ani neumožňuje, u 815mm2 Volty se říkalo, že je dost blízko limitu (nebo snad úplně na něm), a to to bylo 12nm.
    8×74 = 592mm2 na CCD čiplety
    416mm2 IO čiplet
    To dělá dohromady 1 008mm2. I kdyby ušetřili 100mm2 na nepřítomné propojovací logice čipletů (na druhou stranu něco by sežrala interní sběrnice na propojení těch 64 jader) a dalších 50mm2 by ušetřili na IO čipletu přechodem z 14nm na 7nm, tak jsme pořád na 800-850mm2 a to je nebezpečně blízko tomu limitu.
    IMHO v tomhle bych AMD věřil, že 64 jádro by jako monolit nešlo.

    Těm kouzelným 2,2x bych moc nevěřil, je to podle mě dost optimistický odhad kde něco nezapočítali/zanedbali. Nebo započítali přidanou cenu na vývoj. Ale něčemu jako 1,4-1,7x bych klidně věřil.

    “Pro tento čiplet je ovšem 14/12nm proces zvolen i proto, že je nejen levnější, ale je také technicky snazší na něm takovou konektivitu implementovat”
    Tohle je na 100% pravda, doporučuju kanál na YouTube Semiconductor Engineering, často tam mluví inženýři zabývající se vývojem nástrojů pro vývoj/simulaci analogových obvodů.
    https://youtu.be/8dvaSwjjR3s

    U 5nm procesu TSMC tvrdí, že se zaměřili na vylepšení škálování analogových obvodů, oproti 7nm by se hustota měla zvýšit o 20%. Pro porovnání digitální obvody mají 80% nárůst 🙂 Ten rozdíl je propastný, a to se na analog ještě zaměřili.

  3. Myslím, že amd trefilo sweetspot.
    1)vyteznost je jednoznačně vyšší – uspora
    2)lze vyrábět 1 druh ccx – uspora
    3)io ciplet mají na plochu levněji u glofo než by měli 7nm u tsmc – uspora

    Klíčový bylo doladit infinity fabric a sdílení paměti mezi ccx, což se myslím docela povedlo (vzpomeňme na 1 gen threadripper, kde byl i speciální game mód a latence paměti závisela na tom, které ccx do které paměti přistupoval).