CEA-Leti объединил десятки процессорных ядер, разбив их на части и соединив их вместе на отдельном кусочке кремния
В течение десятилетий существовала тенденция к тому, чтобы все больше компьютерных систем были интегрированы в один чип. Сегодняшняя система на чипах, которая работает как на смартфонах, так и на серверах, является результатом. Но сложность и стоимость начинают разрушать идею, что все должно быть на одном кусочке кремния.
Уже сейчас некоторые из наиболее продвинутых процессоров, такие как семейство процессоров AMD Zen 2, на самом деле представляют собой набор микросхем, связанных между собой высокоскоростными соединениями в одном пакете. На этой неделе на конференции IEEE по твердотельным цепям (ISSCC) в Сан-Франциско французская исследовательская организация CEA-Leti показала, насколько далеко может зайти эта схема, создав 96-ядерный процессор из шести чипсетов.
Чип CEA-Leti - если не сказать лучшего слова - укладывает шесть 16-ядерных чипсетов поверх тонкого куска кремния, называемого активным промежуточным устройством. Интерпозер содержит как схемы регулирования напряжения, так и сеть, которая связывает различные части встроенной памяти ядра. По словам Паскаля Виве (Pascal Vivet), научного директора CEA-Leti, по словам ученого директора CEA-Leti, активные встраиваемые устройства - лучший путь развития технологии микросхем.
«Если вы хотите интегрировать микросхемы от поставщика А с микросхемами от поставщика Б, а их интерфейсы несовместимы, вам нужен способ их склеивания», - говорит он. «И единственный способ склеить их с помощью активных цепей в промежуточном устройстве».
Устройство вставки имеет сеть-на-кристалле, которая использует три различных канала связи для соединения памяти SRAM ядра на кристалле. Памяти с самым быстрым доступом, называемые кэшами L1 и L2, связаны напрямую, без дополнительной схемы между ними. Следующему наивысшему уровню соединений с кешем, от L2 до L3, требуются некоторые сетевые умения, встроенные в промежуточный блок, а также связь между кэш-памятью L3 и памятью вне кристалла. В целом система может пропускать 3 терабайта в секунду на квадратный миллиметр кремния с задержкой всего 0,6 наносекунды на миллиметр.
В состав вставки также входят системы регулирования напряжения, которые обычно находятся на самом процессоре. Процессоры часто используют схемы, называемые регуляторами с малым падением напряжения, для регулировки уровней напряжения и экономии энергии. Команда Vivet выбрала более энергоэффективные схемы, называемые стабилизаторами напряжения с переключаемыми конденсаторами. Обычным недостатком этих схем является то, что им требуются неиспользуемые конденсаторы, занимающие много места. Но у вставщика было достаточно места для интеграции конденсаторов, объясняет Вивет. Регуляторы помогли чипу достичь энергопотребления в 156 милливатт на квадратный миллиметр.
Любители микросхем представляют себе переделку индустрии «система на кристалле», чтобы благодаря стандартизованным интерфейсам можно было легко интегрировать микросхемы разных производителей без особых усилий. Результатом будут более дешевые, более гибкие, смешанные и подходящие системы.
Но промышленности еще нет. В отличие от прототипа CEA-Leti, в коммерческих системах, в которых используются микросхемы, используются кремниевые вставки, в которые не встроены активные схемы. И многие системы даже не используют кремний, вместо этого полагаясь на органические материалы печатной платы или небольшие кусочки кремния, встроенные в органическую плату.
В отличие от простых систем смешивания и сопоставления, для них требуется большое количество кодовых знаков между чиплетами и интегрированным в них пакетом. Тем не менее, результаты могут быть полезны.
На ISSCC AMD рассказала, как она кодировала чипсеты и пакеты, составляющие ее высокопроизводительные процессоры Zen 2. В результате система побила рекорд той ночью в ISSCC. Разогнанный и охлажденный графином с жидким азотом, один процессор AMD набрал 39 744 балла по результатам рендеринга Cinebench 3D. По словам Джерри Аренса из AMD, рекорд нескольких недель назад был около 32 000, установленных 128-ядерной серверной системой стоимостью примерно 20 000 долларов США.
- Понравилось? Можете поставить лайк и подписаться на канал! Всем здоровья и удачи!