На выставке Computex компания AMD объявила о превращении своей архитектуры чиплетов в 3D-чиплеты с использованием так называемой технологии 3D V-Cache. Технология эта обещает увеличение производительности процессоров Ryzen и Epyc на 25%.
В ходе своего выступления на Computex генеральный директор AMD Лиза Су объявила о достижении «существенного прогресса» в технологии 3D-чиплетов, которые к концу 2021 года дебютируют в продуктах самого высокого класса. 3D V-Cache позволяет присоединить непосредственно к мобильному процессору Ryzen 5000 64 Мбайт кэш-памяти SRAM.
Су продемонстрировала самый быстрый игровой процессор AMD Ryzen 9 5900X и сравнила его с прототипом 5900X с уже присоединенной к нему 3D V-Cache. Частота кадров в Xbox Game Studios Gears 5 после этого выросла на 12%. В других играх, запущенных на компьютере с процессором 5900X, который работал на той же частоте, рост производительности варьировался от 4% до 25% и в среднем составил 14%.
Все это кому-то может показаться знакомым. В 2018 году компания Intel уже демонстрировала размещение логических схем центрального процессора одна над другой по технологии Foveros. Это позволило Intel создать свой не слишком долговечный процессор Lakefield, а также высокопроизводительный чип Alder Lake, который демонстрировался на Computex как в настольном, так и в мобильном варианте.
По мнению аналитика Tirias Research Кевина Крюэлла, реализация трехмерной технологии компанией AMD отличается от того, что предлагала Intel. В AMD используют технологию своего партнера TSMC, аналогичную той, что применяют производители памяти, выстраивая слои DRAM или флеш-памяти NAND один над другим. Характеристики пропускной способности и энергопотребления у этой технологии лучше, чем у Foveros, но неизвестно, насколько хорошо здесь организовано производство.
«AMD использует технологию, которая позволяет получить дополнительный 12-процентный прирост производительности за счет добавления кэш-памяти третьего уровня, – пояснил Крюэлл. – Эту же технологию можно применять и в серверах EPYC».
Размещение большого объема кэш-памяти непосредственно рядом с процессором может помочь значительно увеличить производительность. Процессоры запрашивают инструкции, а хранение их в легкодоступной кэш-памяти, обращение к которой происходит гораздо быстрее, чем поиск в оперативной памяти, может стать достаточно простым способом увеличения общей производительности системы. Но интеграция кэш-памяти в кристалл процессора повышает вероятность дефектов чипов. В худшем сценарии весь чип окажется бесполезен полностью.
Добавление кэш-памяти на отдельный кристалл с вертикальным размещением слоев позволяет сэкономить пространство и снизить затраты, сохранив преимущества пропускной способности и увеличив объем доступной кэш-памяти. Прототип процессора с распаянной на нем SRAM получил в общей сложности 192 Мбайт кэш-памяти. У сегодняшнего процессора 5900X доступный объем кэш-памяти третьего уровня составляет 64 Мбайт или треть от прототипа 3D V-Cache.
3D-чиплеты Су назвала «очередным большим шагом вперед» вслед за многочиповыми модулями и чиплетами. Размещение дополнительных компонентов поверх процессорного кристалла позволило утроить доступный объем кэш-памяти. Сквозные каналы TSMC (или «провода» на чипе) позволяют процессору и кэш-памяти обмениваться данными на скорости более 2 Тбайт/с. При стыковке кристаллов используются медные соединения, а не выпуклый припой. Такое решение можно рассматривать как косвенную критику предложенной Intel технологии Foveros с микровыпуклостями, которые приводят к увеличению энергопотребления и снижению пропускной способности.
Сегодня воспроизведение AMD подхода, предложенного Intel в Alder Lake, невозможно. С другой стороны, вероятно, это и не будет иметь особого значения, поскольку у AMD есть все шансы добиться превосходства в производительности как для Ryzen, так и для Epyc, а возможно, и для графических процессоров. Сегодня вопрос заключается в следующем: какой из чипов AMD получит благословение на получение 3D V-Cache?
