Страница 3: Производство и упаковка
Переход на техпроцесс 7 нм и дизайн chiplet позволили установить в упаковку три кристалла (два кристалла CPU и один ввода/вывода). Если кристаллы CCX с архитектурой Zen+ имели площадь 60 мм², у Zen 2 она составляет только 31,3 мм². В результате AMD получила возможность установить в два раза больше ядер в прежнюю упаковку. В зависимости от приложений, такой подход может привести к существенному масштабированию производительности. Также свою роль играют уменьшенные задержки доступа к памяти и Infinity Fabric, на чем мы остановимся ниже.
Топология процессоров Ryzen нового поколения следующая:
Для процессоров Ryzen с шестью и восемью ядрами AMD будет использовать один кристалл CCD (Core Complex Die) и один кристалл ввода/вывода. Интерконнект между двумя кристаллами реализован через Infinity Fabric. Обмен данными выполняется со скоростью 32 байт/такт в обоих направлениях.
Процессоры Ryzen с 12 или 16 ядрами содержат уже два кристалла CCD. Оба они подключаются интерконнектом Infinity Fabric к кристаллу ввода/вывод со скоростью до 32 байт/такт.
Третье поколение процессоров Ryzen использует интерконнект Infinity Fabric второго поколения. Он уже ранее применялся для процессоров на основе многочипового дизайна MCM. Но в случае второго поколения ширина увеличилась с 256 до 512 бит. Произошли и другие оптимизации Infinity Fabric. Если раньше частота Infinity Fabric была привязана к частоте памяти, то теперь она может быть изменена. Разделение начинается с делителя памяти выше DDR4-3733. Интерконнект Infinity Fabric в таком случае перестает работать в режиме 1:1, переходя на 2:1. В результате частоту памяти можно выставлять выше, но и задержки увеличатся.
Упаковка - еще одна проблема
Два кристалла CPU по 7-нм техпроцессу, один кристалл ввода/вывода по 12-нм технологии, скоростная шина памяти, PCI Express 4.0 - все это накладывает свои требования на упаковку. Подложка, на которую устанавливаются кристаллы, теперь состоит из 12 слоев (половина из них используются для питания). Ранее процессоры в дизайне MCM опирались на подложку с восемью или десятью слоями. Причем на данный момент только две компании могут изготавливать подложку, обе находятся в Японии. AMD уже довольно давно с ними сотрудничает по разным продуктам.
Произошли изменения и по подключению чипов к подложке. Например, шаг между контактными шариками BGA снизу кристалла составляет для 12-нм чипов 150 мкм. В случае новых 7-нм кристаллов шаг уменьшился до всего 130 мкм. AMD теперь использует менее толстые медные "колонны", обеспечивающие контакт между кристаллом и подложкой. Отметим, что подложка во всех процессорах используется одинаковая, как с одним CCD, так и с двумя CCD.
В галерее ниже можно найти дополнительные подробности.
Совместимость с сокетом AM4 начинается от Excavator и заканчивается на данный момент Matisse - с 28 нм на 7 нм, с монолитного кристалла на дизайн chiplet, с PCI Express 3.0 на 4.0 и с памяти DDR4-2600 на DDR4-3200. Все это, конечно, заставило решать немало проблем с маршрутизацией в упаковке.
AMD приходится отбирать чипы, которые производит TSMC, после чего сортировать их в зависимости от качества для разных процессоров. Для Ryzen 9 3950X отбираются лучшие чипы. AMD не раскрыла, какая часть и каких чипов будет выделена для новых процессоров EPYC.