AMD的CEO一一Lisa Su在5月31日召開的“COMPUTEX TAIPEI Virtual”上做了基礎演講，同時介紹了AMD的最新產品、技術。本文，筆者就AMD發(fā)布的“3D Chiplet Technology”展開敘述。

　　AMD的CEO一一Lisa Su公布了采用了3D Chiplet Technology的“Ryzen 5000 Series 3D Chiplet Prototype”。（圖片出自：pc.watch）

　　“3D Chiplet Technology”是通過應用于客戶端PC的“Ryzen”或者應用于服務器方向的“EPYC”導入2D芯片混搭技術的3D 版本的“Chiplet Technology”。以往是在Package的橫方向搭載數個芯片，而3D Chiplet Technology采用的是一種被稱為CDD的技術，即在CPU芯片上縱向搭載SRAM的“芯片堆疊（Die Stacking）”技術。

　　英特爾也于2018年12月發(fā)布了被稱為“Foveros”的3D 堆疊技術，已于2020年作為“Intel Core processors with Intel Hybrid Technology”（研發(fā)代碼：Lakefield）而投產。

　　由上可知，封裝技術（即將芯片封裝在基板上）是繼處理器架構、制造技術之后的第三個競爭核心。

　　英特爾最大40核、AMD為64核，秘密在于Chiplet

　　第三代Xeon SP （Xeon  Platinum 8830，40核）、第三代EPYC（EPYC 7763，64核，右側）、EC站點服務器的基準數據。Lisa Su稱，第三代EPYC的性能提高了50%。（圖片出自：pc.watch）

　　在此次的COMPUTEX TAIPEI Virtual上的基礎演講中，AMD的CEO一一Lisa Su對AMD三月份發(fā)布的第三代EPYC處理器（以下簡稱為第三代：EPYC，研發(fā)代碼：Milan）和英特爾四月份發(fā)布的第三代Xeon Scalable Processors（以下簡稱為：第三代Xeon SP，研發(fā)代碼：Ice Lake）進行了比較。

　　前者為64核的EPYC 7633，后者為40核的Xeon Platinum8380。Lisa Su表示，如果是用于EC（電子商務）的服務器的話，EPYC7763的性能要高出50%。

　　服務器的工作負荷（Workload）極其復雜，也并不是由一個應用發(fā)揮其他多個應用的性能，因此，此處暫時不做敘述。

　　AMD的處理器在性能上遠遠超過英特爾的最大理由是，CPU核數多于英特爾。當我們比較一個封裝基板的時候，AMD的最高核數為64，英特爾為40。

　　英特爾的第三代Xeon SP與第三代的EPYC的差異。

　　（圖片出自：pc.watch）

　　那么，為什么AMD的CPU核數多呢？其答案在于“封裝技術”。

　　就英特爾的第三代Xeon XP而言，在被稱為“傳統(tǒng)的單一芯片（Traditional Monolithic Die ）”的Package中有一個芯片（Die）。而40個CPU核被封裝在一個芯片（Die）里，不僅很難生產單個的芯片，而且很難提高良率（可采用的芯片數量占總生產數量的比例）。

　　與此相對，AMD的EPYC采用的是被稱為“Chiplet Technology”的封裝技術。Chiplet上混搭有被稱為CCD（Core Chiplet Die）的CPU核的芯片和IOD（I/O Die）。

　　CCD上的一個芯片由8核的CPU構成，與用于客戶端PC的Ryzen等一樣，如果是臺式PC的話，由1個CCD1和IOD組成的八核產品可更改為由2個CCD和IOD組成的16核產品。如果是服務器的話，組成結構為8個CCD、1個IOD（為最大限度），即可組成的產品為：8核x8=64核。

　　結果就在Lisa Su講的產品性能比較表中，用于臺式PC的Ryzen的核數之所以超過英特爾的用于臺式PC的核處理器，也是一樣的道理，可以說，近幾年來AMD獲得飛躍式進步的最大的理由也在于Chiplet的應用。

　　將Chiplet以3D方向擴張的“3D Chiplet Technology”，在一個CCD上搭載64MB的SRAM

　　3D Chiplet Technology的構造。

　　（圖片出自：pc.watch）

　　如果說AMD的Chiplet是在Package內部橫向展開的話，那么，在COMPUTEX TAIPEI上發(fā)布的“3D Chiplet Technology”就是在Package的縱向堆疊芯片。

　　AMD此次發(fā)布的產品如下，在CCD的芯片上，堆疊由7納米工藝制造的SRAM，將64MB的SRAM芯片堆疊在Zen 3基的CPU核上，SRAM的左右兩邊用硅填充。

　　芯片和芯片之間采用TSV（Through Silicon Via）技術，穿透CPU芯片上的孔后，與CPU的中介層（Interposer）直接連接。因此，不需要在中間插入基板，可直接將芯片連接，且CPU和SRAM之間可以進行高速通信。

　　Lisa Su表示，SRAM 是作為L3 CACHE來工作的（此外，On-die的SRAM也可繼續(xù)作為L3 CACHE來使用）。當然，On-die的SRAM可以高速工作、且可以減少內存延遲（Memory Latency），但是像這次的Off-die的話，內存延遲會增加。但是，由于容量增加了，也可以提高性能。

　　Ryzen 9 5900X和Ryzen 5000 Series 3D Chiplet Prototype的區(qū)別，此圖為筆者制作。（圖片出自：pc.watch）

　　此次Lisa Su展示的樣品有以下，Ryze 9 5900 X以及采用了被稱為“Ryzen 5000 Series 3D Chiplet Prototype”的3D Chiplet Technology的產品。

　　Ryzen 9 5900X內置了兩個CCD（CPU的核數為12，1個CCD 有六個核，所以6核X2個CCD），搭載64MB的L3 CACHE。5900X中，8核的CCD有兩個，每個CCD的L3 CACHE為32MB。

　　即，整個封裝為192MB，搭載有現有產品（64MB）三倍的L3 CACHE。

　　（圖片出自：pc.watch）

　　Ryzen 9 5900X和Ryzen 5000 系列3D Chiplet Technology的性能比較、平均可以提高15%的性能。（圖片出自：pc.watch）

　　從Lisa Su公開的資料來看，比較了Ryzen 9 5900 X（12 核、L3 CACHE 、64MB）和Ryzen 5000 系列3D Chiplet Technology（12核，192MB）在游戲時的幀速率， 發(fā)現后者高出前者12%。放入其他游戲中比較后發(fā)現，性能高出約15%。

　　L3 CACHE的容量增加即意味著內存延遲（CPU讀取到存儲器數據的延遲）的減少，出現這樣的效果的原因在Lisa Su的演講中。

　　Lisa Su明確表示，3D壓層的SRAM 會在今年（2021年）年末發(fā)布。由于名稱不是“Ryzen 6000 系列”，而是“Ryzen 5000 系列3D Chiplet Technology”，因此，會作為Ryzen 5000系列的追加SKU投入。

　　此外，Lisa Su還表示，5納米的“Zen 4”世代的產品在明年（2022年）投入。由于TSMC的5納米工藝已經用于生產蘋果的M1，因此生產技術已經十分成熟。

　　英特爾計劃在未來的產品中使用3D 堆疊技術一一“Foveros”

　　英特爾去年（2020年）發(fā)布的“Intel processors with Intel Hybrid Technology（研發(fā)代碼：Lakefield）”的結構。基底（Substrate）上有I/O芯片、CPU/GPU芯片、DRAM，三層結構。（圖片出自：pc.watch）

　　但是，這種單層構造并不是AMD的專利，英特爾也在將同樣的技術應用于產品。在2018年的Intel Architecture Day上，公布的“Foveros”即為3D壓層技術。

　　后來，Foveros作為2020年投產的“Intel Core processors with  Intel Hybrid Technology（研發(fā)代碼：Lakefield）”的芯片壓層技術，而被應用。就Lakefield的芯片壓層而言，將由10納米工藝生產的CPU/GPU芯片、22納米工藝生產的PCH按照3D方向封裝，雖然與AMD（以SRAM為壓層對象）的應用不同，但是基本思想是一致的。