Решение AMD перейти на дизайн чиплетов с архитектурой Zen и процессорами Ryzen оказалось в итоге правильным. AMD поставила все карты на данную разработку. И мы уже неоднократно подчеркивали преимущества данной стратегии.
С архитектурой Zen 2 AMD продолжила совершенствовать данную концепцию и отделила вычислительные кристаллы (CCD) и кристалл ввода/вывода (IOD). Множество компактных 7-нм чипов позволили масштабировать процессоры с младших настольных CPU до серверных флагманов. Аппаратное обеспечение во всех случаях не менялось, AMD использовала возможности TSMC для массового производства CCD. И неизбежные небольшие отличия при производстве кристаллов AMD может использовать для разных конфигураций и разных моделей. С другой стороны, выборка кристаллов позволяет использовать для флагманов самые скоростные ядра.
Причем производство можно разделить: те же CCD выпускаются на мощностях TSMC, но два разных кристалла IOD (используются в модификации еще и для чипсета X570) производятся по 14- и 12-нм техпроцессу на заводах Globalfoundries.
AMD несколько раз за последние годы поднимала тему сравнения монолитных чипов и дизайна чиплетов. На конференции International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2020 AMD рассказала преимущества современного поколения. Наши коллеги PC Watch участвовали в конференции, они поделились презентацией, показанной AMD.
Для процессоров Ryzen AMD проанализировала себестоимость гипотетических аналогов на монолитном дизайне. В случае сравнительно "младших" 8-ядерных процессоров экономия невелика, но для Ryzen 9 3950X (тест) увеличение себестоимости монолитного дизайна по сравнению с одним IOD и двумя CCD оказывается двукратным.
В случае процессоров EPYC и Ryzen Threadripper (тест) разница еще более существенная. Чем больше ядер, тем больше разница. Как и в случае 16 ядер, AMD предполагает более чем двукратное увеличение себестоимости производства для 24, 32 и 48 ядер. А монолитный дизайн на 64 ядрах вообще невозможен.
Самые большие проблемы с корпусировкой и соединениями
Если производство самих кристаллов оказывается выгодным и гибким, в случае корпусировки процессоров все усложняется. Подложка, на которую устанавливаются чипы, состоит из 12 слоев (половина из которых нужны для питания). У предыдущих процессоров в дизайне MCM использовалась подложка с восемью или десятью слоями. Только две компании в мире могут производить подобные подложки для AMD. Обе располагаются в Японии, AMD уже давно пользуется их услугами для производства различных продуктов.
Однако данный пример хорошо показывает, что теоретическое экономия на себестоимости кристаллов-чиплетов по сравнению с монолитным дизайном нивелируется более сложной корпусировкой и соответствующими расходами.
AMD внесла изменения, касающиеся контактов кристаллов с подложкой. Например, расстояние между тысячами контактных шариков (bump pitch) снизу кристалла BGA составляло 150 мкм для технологии 12 нм. В случае новых 7-нм кристаллов оно было уменьшено до 130 мкм. AMD и партнерам приходится использовать с новыми процессорами более тонкие медные "колонны", обеспечивающие контакт между кристаллом и подложкой. Причем подложка идентична для всех процессоров, используется один CCD или восемь CCD.
AMD еще раз пролила свет на разработку и производство своих процессоров. Преимущества дизайна чиплетов очевидны, но AMD пришлось преодолеть немало трудностей, прежде чем потребители получили готовые процессоры в имеющемся виде.
Подписывайтесь на группы Hardwareluxx ВКонтакте и Facebook, а также на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).
Мы рекомендуем ознакомиться с нашим руководством по выбору лучшего процессора Intel и AMD на зиму 2020. Оно поможет выбрать оптимальный CPU за свои деньги и не запутаться в ассортименте моделей на рынке.