Ponte Vecchio របស់ Intel និង Zen 3 របស់ AMD បង្ហាញពីការសន្យានៃបច្ចេកវិទ្យាវេចខ្ចប់ Semiconductor កម្រិតខ្ពស់

Intel និង AMD បានពិភាក្សាគ្នាអំពីការរចនាបន្ទះឈីបកម្រិតខ្ពស់បំផុតរបស់ពួកគេនៅក្នុងសន្និសីទ International Solid State Circuits Conference នៅសប្តាហ៍នេះ ហើយពួកគេបានលើកឡើងពីតួនាទីដែលការវេចខ្ចប់កម្រិតខ្ពស់ដើរតួនៅក្នុងផលិតផលបន្ទះឈីបកម្រិតខ្ពស់នាពេលអនាគតរបស់ពួកគេ។ ក្នុងករណីទាំងពីរនេះ សមត្ថភាពអនុវត្តថ្មីគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បានមកពីវិធីសាស្រ្តម៉ូឌុលដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវប្លុកអគារដែលផលិតនៅ fabs ផ្សេងៗគ្នាដោយប្រើដំណើរការផលិតផ្សេងៗគ្នា។ វាបង្ហាញពីសក្ដានុពលដ៏ធំនៃការវេចខ្ចប់បន្ទះឈីបនាពេលអនាគតនៃការច្នៃប្រឌិត semiconductor ។

ទីផ្សារគោលដៅរបស់ក្រុមហ៊ុន Intel សម្រាប់ Ponte Vecchio គឺជាម៉ូឌុលដំណើរការខ្ពស់ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងប្រព័ន្ធមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យធំ។ វាជាអង្គភាពដំណើរការក្រាហ្វិក (GPU) ហើយត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់កម្មវិធីក្នុងវិស័យបញ្ញាសិប្បនិមិត្ត ការរៀនម៉ាស៊ីន និងក្រាហ្វិកកុំព្យូទ័រ។ វាត្រូវបានគេដាក់ឈ្មោះតាមស្ពានថ្មមជ្ឈិមសម័យដែលតភ្ជាប់ Piazza della Signoria នៅម្ខាងនៃទន្លេ Arno ក្នុងទីក្រុង Florence ប្រទេសអ៊ីតាលី ជាមួយនឹង Pallazzo Pitti នៅម្ខាងទៀត។ ចំនុចសំខាន់មួយនៃការរចនាគឺរបៀបដែលវាភ្ជាប់បន្ទះឈីបឯកទេសជាច្រើន - ប្លុកអាគារសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នាដែលមានន័យថាត្រូវបានបញ្ចូលគ្នាដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធពេញលេញ។

Ponte Vecchio ប្រើ "ក្បឿង" ចំនួនប្រាំបីដែលផលិតនៅលើដំណើរការ 5 nm កម្រិតខ្ពស់បំផុតរបស់ក្រុមហ៊ុន Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) ។ ក្រឡានីមួយៗមានប្រាំបី "X^e” ស្នូល ហើយស្នូលទាំងប្រាំបីនៅក្នុងវេនមានវ៉ិចទ័រប្រាំបី និងម៉ាស៊ីនម៉ាទ្រីសឯកទេសប្រាំបី។ ក្បឿងត្រូវបានដាក់នៅលើកំពូលនៃ "ក្បឿងមូលដ្ឋាន" ដែលភ្ជាប់ពួកវាទៅនឹងការចងចាំ និងពិភពខាងក្រៅជាមួយនឹងក្រណាត់ប្ដូរដ៏ធំ។ ក្បឿងមូលដ្ឋាននេះត្រូវបានសាងសង់ឡើងដោយប្រើដំណើរការ "Intel 7" របស់ក្រុមហ៊ុន ដែលជាឈ្មោះថ្មីសម្រាប់ដំណើរការផលិត 10 nm SuperFin របស់ក្រុមហ៊ុន។ វាក៏មានប្រព័ន្ធអង្គចងចាំដំណើរការខ្ពស់ដែលហៅថា “RAMBO” ដែលតំណាងឱ្យអង្គចងចាំចូលដោយចៃដន្យ កម្រិតបញ្ជូនល្អប្រសើរដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើក្បឿងមូលដ្ឋានដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យា Intel 7 Foveros interconnect ។ ប្លុកអគារផ្សេងទៀតជាច្រើនត្រូវបានដាក់បញ្ចូលផងដែរ។

ការរចនា Ponte Vecchio គឺជាករណីសិក្សាមួយនៅក្នុងសមាហរណកម្មចម្រុះ - រួមបញ្ចូលគ្នានូវក្រឡាចំនួន 63 ផ្សេងគ្នា (47 ដែលអនុវត្តមុខងារកុំព្យូទ័រ និង 16 សម្រាប់ការគ្រប់គ្រងកម្ដៅ) ជាមួយនឹងចំនួនសរុបជាង 100 ពាន់លាន transistors ក្នុងកញ្ចប់តែមួយដែលមានទំហំ 77.5 x 62.5 mm (ប្រហាក់ប្រហែល 3 x 2.5 អ៊ីញ) ។ វាមិនយូរប៉ុន្មានទេនៅពេលដែលថាមពលកុំព្យូទ័រដ៏ច្រើននោះបានពេញឃ្លាំង ហើយទាមទារការតភ្ជាប់របស់វាផ្ទាល់ទៅនឹងបណ្តាញអគ្គិសនី។ បញ្ហាប្រឈមផ្នែកវិស្វកម្មក្នុងការរចនាបែបនេះមានច្រើនណាស់៖

ការភ្ជាប់ផ្នែកទាំងអស់។. អ្នករចនាត្រូវការវិធីដើម្បីផ្លាស់ទីសញ្ញារវាងបន្ទះសៀគ្វីដែលខុសគ្នាទាំងអស់។ នៅសម័យបុរាណ នេះត្រូវបានធ្វើដោយខ្សែភ្លើង ឬដាននៅលើបន្ទះសៀគ្វីដែលបានបោះពុម្ព ហើយបន្ទះសៀគ្វីត្រូវបានភ្ជាប់ដោយការបិទភ្ជាប់វាទៅនឹងក្តារ។ ប៉ុន្តែវាអស់រយៈពេលយូរមកហើយ ដោយសារចំនួនសញ្ញា និងល្បឿនកើនឡើង។ ប្រសិនបើអ្នកដាក់អ្វីគ្រប់យ៉ាងទៅក្នុងបន្ទះឈីបតែមួយ អ្នកអាចភ្ជាប់ពួកវាជាមួយនឹងដានដែកនៅក្នុងផ្នែកខាងក្រោយនៃដំណើរការផលិត។ ប្រសិនបើអ្នកចង់ប្រើបន្ទះសៀគ្វីច្រើន នោះមានន័យថាអ្នកត្រូវការម្ជុលតភ្ជាប់ច្រើន ហើយអ្នកចង់ឱ្យចម្ងាយតភ្ជាប់ខ្លី។ Intel ប្រើបច្ចេកវិទ្យាពីរដើម្បីគាំទ្រវា។ ទីមួយគឺ "ស្ពានតភ្ជាប់ពហុស្លាប់ដែលបានបង្កប់" (EMIB) របស់វាដែលធ្វើពីស៊ីលីកុនតូចមួយដែលអាចផ្តល់ការតភ្ជាប់រាប់រយ ឬរាប់ពាន់នៅពេលតែមួយ ហើយទីពីរគឺបច្ចេកវិទ្យា Foveros ស្លាប់ទៅស្លាប់ដំបូងបង្អស់របស់វា។ ប្រើនៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណើរការចល័ត Lakefield របស់វា។

ត្រូវប្រាកដថាផ្នែកទាំងអស់ត្រូវបានធ្វើសមកាលកម្ម។ នៅពេលដែលអ្នកភ្ជាប់បំណែកផ្សេងគ្នាជាច្រើន អ្នកត្រូវធានាថាគ្រប់ផ្នែកទាំងអស់អាចនិយាយគ្នាទៅវិញទៅមកក្នុងភាពស៊ីសង្វាក់គ្នា។ នេះជាធម្មតាមានន័យថាការចែកចាយសញ្ញាកំណត់ពេលវេលាដែលគេស្គាល់ថាជានាឡិកា ដូច្នេះបន្ទះសៀគ្វីទាំងអស់អាចដំណើរការនៅក្នុង lockstep ។ វាប្រែថាមិនមែនជារឿងតូចតាចនោះទេ ដោយសារសញ្ញាមានទំនោរទៅខាងខុស ហើយបរិយាកាសមានសំលេងរំខានខ្លាំង ជាមួយនឹងសញ្ញាជាច្រើនលោតជុំវិញ។ ឧទាហរណ៍ ក្រឡាកុំព្យូទ័រនីមួយៗមានការតភ្ជាប់ច្រើនជាង 7,000 ក្នុងចន្លោះ 40 មិល្លីម៉ែត្រការ៉េ ដូច្នេះវាមានច្រើនដែលត្រូវរក្សាសមកាលកម្ម។

គ្រប់គ្រងកំដៅ. ក្បឿងម៉ូឌុលនីមួយៗត្រូវការថាមពលច្រើន ហើយការផ្តល់វាឱ្យស្មើភាពគ្នាលើផ្ទៃទាំងមូល ខណៈពេលដែលការដកកំដៅដែលបង្កើតចេញគឺជាបញ្ហាប្រឈមដ៏ធំមួយ។ បន្ទះសៀគ្វីអង្គចងចាំត្រូវបានដាក់ជង់អស់មួយរយៈ ប៉ុន្តែកំដៅដែលបង្កើតត្រូវបានចែកចាយស្មើៗគ្នា។ បន្ទះសៀគ្វី ឬក្បឿងដំណើរការអាចមានចំណុចក្តៅ អាស្រ័យលើរបៀបដែលពួកវាកំពុងប្រើប្រាស់ខ្លាំង ហើយការគ្រប់គ្រងកំដៅនៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វី 3D មិនងាយស្រួលនោះទេ។ ក្រុមហ៊ុន Intel បានប្រើដំណើរការលោហៈធាតុសម្រាប់ផ្នែកខាងក្រោយនៃបន្ទះសៀគ្វី ហើយរួមបញ្ចូលវាជាមួយឧបករណ៍បំពងកំដៅ ដើម្បីគ្រប់គ្រងថាមពល 600 វ៉ាត់ដែលផលិតដោយប្រព័ន្ធ Ponte Vecchio ។

លទ្ធផលមន្ទីរពិសោធន៍ដំបូងដែល Intel បានរាយការណ៍រួមមានប្រសិទ្ធភាព > 45 Teraflops ។ កុំព្យូទ័រទំនើប Aurora ដែលកំពុងត្រូវបានសាងសង់នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Argonne នឹងប្រើប្រាស់ច្រើនជាង 54,000 Ponte Vecchios រួមជាមួយប្រព័ន្ធដំណើរការ Xeon ជំនាន់ក្រោយជាង 18,000 ។ Aurora មាន​សមត្ថភាព​ខ្ពស់​ជាង 2 Exaflops ដែល​ច្រើន​ជាង​ម៉ាស៊ីន Teraflop ដល់​ទៅ 1,000 ដង។ ត្រលប់ទៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1990 នៅពេលដែលខ្ញុំនៅក្នុងអាជីវកម្មកុំព្យូទ័រទំនើប ម៉ាស៊ីន Teraflop មួយគឺជាគម្រោងវិទ្យាសាស្រ្ត 100 លានដុល្លារ។

Zen 3 របស់ AMD

AMD បាននិយាយអំពីស្នូលមីក្រូដំណើរការជំនាន់ទីពីរ Zen 3 របស់ខ្លួនដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើដំណើរការ 7 nm របស់ TSMC ។ ស្នូល microprocessor នេះត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីប្រើប្រាស់នៅទូទាំងផ្នែកទីផ្សាររបស់ AMD ចាប់ពីឧបករណ៍ចល័តថាមពលទាប កុំព្យូទ័រលើតុ និងគ្រប់មធ្យោបាយទៅកាន់ម៉ាស៊ីនមេមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យដ៏មានឥទ្ធិពលបំផុតរបស់វា។ គោលការណ៍ស្នូលនៃយុទ្ធសាស្រ្តនេះគឺការវេចខ្ចប់ Zen 3 core របស់ខ្លួនជាមួយនឹងមុខងារគាំទ្រជា "ស្នូលស្មុគស្មាញ" នៅលើបន្ទះឈីបតែមួយ ដែលបម្រើជាប្លុកអគារម៉ូឌុលជាច្រើនដូចជាក្បឿងរបស់ Intel ។ ដូច្នេះពួកគេអាចវេចខ្ចប់បន្ទះឈីបចំនួនប្រាំបីរួមគ្នាសម្រាប់កុំព្យូទ័រលើតុ ឬម៉ាស៊ីនមេដែលមានដំណើរការខ្ពស់ ឬបន្ទះឈីបចំនួនបួនសម្រាប់ប្រព័ន្ធតម្លៃ ដូចជាប្រព័ន្ធផ្ទះថោកដែលខ្ញុំអាចទិញបាន។ AMD ក៏​បាន​ដាក់​បន្ទះ​សៀគ្វី​បញ្ឈរ​ដោយ​ប្រើ​អ្វី​ដែល​ត្រូវ​បាន​គេ​ហៅ​ថា through-silicon vias (TSVs) ជា​វិធី​នៃ​ការ​តភ្ជាប់​បន្ទះ​ឈីប​ច្រើន​ដែល​ដាក់​នៅ​លើ​គ្នា។ វាក៏អាចរួមបញ្ចូលគ្នាពីរទៅប្រាំបីនៃ chiplets ទាំងនេះជាមួយនឹងម៉ាស៊ីនមេដែលបានស្លាប់ដែលបានធ្វើឡើងនៅលើដំណើរការ GlobalFoundries 12 nm ដើម្បីធ្វើឱ្យ 3 របស់វា^rd ជំនាន់ EPYC server chips ។

ឱកាសដ៏អស្ចារ្យដែល Ponte Vecchio និង Zen 3 បន្លិចគឺសមត្ថភាពក្នុងការលាយ និងផ្គូផ្គងបន្ទះឈីបដែលធ្វើឡើងដោយប្រើដំណើរការផ្សេងៗគ្នា។ នៅក្នុងករណីរបស់ក្រុមហ៊ុន Intel នេះរួមបញ្ចូលទាំងផ្នែកដែលផលិតដោយខ្លួនឯង ក៏ដូចជាដំណើរការកម្រិតខ្ពស់បំផុតរបស់ TSMC ។ AMD អាចរួមបញ្ចូលគ្នានូវផ្នែកពី TSMC និង GlobalFoundries ។ អត្ថប្រយោជន៍ដ៏ធំនៃការតភ្ជាប់បន្ទះសៀគ្វីតូចៗ ឬក្រឡាក្បឿងជាមួយគ្នាជាជាងបង្កើតបន្ទះឈីបធំមួយគឺថា បន្ទះសៀគ្វីតូចជាងនឹងមានទិន្នផលផលិតកម្មល្អជាង ហើយដូច្នេះវាមានតម្លៃតិចជាង។ អ្នកក៏អាចលាយនិងផ្គូផ្គងបន្ទះសៀគ្វីថ្មីជាមួយនឹងបន្ទះសៀគ្វីចាស់ៗដែលអ្នកដឹងថាល្អ ឬវាត្រូវបានផលិតឡើងក្នុងដំណើរការដែលមានតម្លៃថោក។

ទាំងការរចនា AMD និង Intel គឺមានលក្ខណៈបច្ចេកទេស ដំណើរទេសចរណ៍កម្លាំង. គ្មានការសង្ស័យទេ ពួកគេតំណាងឱ្យការខិតខំប្រឹងប្រែង និងការរៀនសូត្រជាច្រើន ហើយតំណាងឱ្យការវិនិយោគដ៏ធំនៃធនធាន។ ប៉ុន្តែដូចដែល IBM បានណែនាំប្រព័ន្ធរងម៉ូឌុលនៅក្នុង mainframe System/360 របស់ខ្លួនក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 ហើយកុំព្យូទ័រផ្ទាល់ខ្លួនបានទៅជាម៉ូឌុលក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1980 ការបែងចែកម៉ូឌុលនៃស៊ីលីកុន microsystems ដែលជាឧទាហរណ៍ដោយការរចនាទាំងពីរនេះ ហើយត្រូវបានបើកដោយការវេចខ្ចប់បន្ទះឈីបកម្រិតខ្ពស់បានបង្ហាញពីការផ្លាស់ប្តូរបច្ចេកវិទ្យាដ៏សំខាន់។ សមត្ថភាពជាច្រើនដែលបង្ហាញនៅទីនេះគឺនៅតែមិនឆ្ងាយពីការចាប់ផ្ដើមអាជីវកម្មភាគច្រើន ប៉ុន្តែយើងអាចស្រមៃថានៅពេលដែលបច្ចេកវិទ្យាកាន់តែអាចចូលដំណើរការបាន វានឹងបញ្ចេញនូវរលកនៃការច្នៃប្រឌិតចម្រុះ។