《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AMD新技術(shù)Chiplet是什么?

2019-09-25
關(guān)鍵詞: AMD chiplet

  早期電子元件是電阻,、電容,、晶體管等單獨(dú)焊接在電路板上的,叫分立元件,。后來(lái),,技術(shù)進(jìn)步了,出現(xiàn)了集成電路,,就是許多晶體管,、小電阻、小電容集成在一塊很小的電路板上,,叫集成電路,。

  但現(xiàn)在主板上還是有單獨(dú)的電阻、電容,、電感,、晶體管等分立元件,只是集成電路將會(huì)發(fā)揮更大的作用,。

  電腦CPU叫中央處理器芯片,,它需要高速緩存才能與低速硬件芯片通訊,但其它芯片相互之間是分立存的,,這就使得計(jì)算機(jī)無(wú)法做到更小的體積。近年來(lái)一些芯片廠商開(kāi)始尋求新的技術(shù),,希望能夠?qū)PU,、存儲(chǔ)器和其它關(guān)鍵芯片集成到一個(gè)較大的硅片上,從而讓計(jì)算機(jī)體積變得更小些,,使用,、攜帶,、搬運(yùn)更方便。

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  AMD廠家已經(jīng)開(kāi)始研究這個(gè)技術(shù)了,,叫

  Chiplet,。一、chiplet 是什么,?

  就是小芯片,,首先將復(fù)雜功能進(jìn)行分解,然后開(kāi)發(fā)出多種具有單一特定功能,,可相互進(jìn)行模塊化組裝的“小芯片”(chiplet),,如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算,、信號(hào)處理,、數(shù)據(jù)流管理等功能,并最終以此為基礎(chǔ),,建立一個(gè)“小芯片”的芯片網(wǎng)絡(luò),。

  二、芯片網(wǎng)絡(luò)是什么,?

  未來(lái)的電腦系統(tǒng)可能只包含一個(gè)CPU芯片(chiplet)和幾個(gè)GPU,,這些GPU都連接到這個(gè)chiplet芯片上,形成芯片網(wǎng)絡(luò),。

  三,、chiplet的作用

  Chiplet可以將不同的計(jì)算機(jī)元件集成在一塊硅片上,來(lái)實(shí)現(xiàn)更小更緊湊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),。

  未來(lái)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,可能不是由單獨(dú)封裝的芯片制造的,而是在一塊較大的硅片上互連成芯片網(wǎng)絡(luò)的IC制造的,。

  IC即集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件,。采用一定的工藝,把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻,、電容和電感等元件及布線互連一起,,制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi),,成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu),;其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體,使電子元件向著微小型化,、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步,。它在電路中用字母IC表示,。

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  四、新的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  未來(lái)的電腦,集成度更高,,可能在電路板上,,更多的分立元件將消失,插來(lái)插去的元件會(huì)越來(lái)越少,。

  這個(gè)就是AMD工程師一直在開(kāi)發(fā)的,,名為“chiplets”的產(chǎn)品。按照規(guī)劃,,這個(gè)新形態(tài)的產(chǎn)品可以讓數(shù)據(jù)移動(dòng)得更快,,更自由,且能制造更小,,更便宜,,集成度更緊密的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

  實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法的方式就是將單獨(dú)的CPU,,存儲(chǔ)器和其他關(guān)鍵系統(tǒng)都安裝到一個(gè)相當(dāng)大的硅片上,,這就稱為active interposer,它具有很厚的互連和路由電路routing circuits,。

  五,、芯片網(wǎng)絡(luò)規(guī)則

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  互聯(lián)網(wǎng)世界,有許多協(xié)議,,數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,、硬件接口協(xié)議等等,如果沒(méi)有這些協(xié)議,、規(guī)則,,網(wǎng)絡(luò)就會(huì)是處于一片混亂的狀態(tài)。

  未來(lái)的芯片網(wǎng)絡(luò),,也會(huì)遇到各種問(wèn)題,,比如:死鎖問(wèn)題、流量擁堵問(wèn)題,。

  1,、交通死鎖:

  將不同的chiplets(小芯片)連接到內(nèi)插器網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)出現(xiàn)類似交通擁堵的死鎖。雖然chiplets本身設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生死鎖,,但當(dāng)它們連接在一起形成芯片網(wǎng)絡(luò)時(shí),,就出現(xiàn)了交通死鎖問(wèn)題。

  AMD研究人員最近提出了一種方案,,芯片網(wǎng)絡(luò)需要遵守簡(jiǎn)單的規(guī)則,,就能基本消除死鎖難題。

  這些規(guī)則規(guī)定了數(shù)據(jù)進(jìn)入和離開(kāi)芯片的問(wèn)題,,限制了移動(dòng)的方向,。如果能夠徹底解決這個(gè)問(wèn)題,,那么Chiplet將為未來(lái)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)展帶來(lái)新的動(dòng)力。

  2,、流量堵塞:

  盡管每個(gè)chiplet的芯片上routing system都可以很好地工作,,但是當(dāng)它們?nèi)窟B接在內(nèi)插器的網(wǎng)絡(luò)上時(shí),會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)試圖以這樣的方式route數(shù)據(jù)的情況,,這樣就會(huì)引致流量堵塞,。Loh解釋說(shuō):“僵局發(fā)生的原因在于你的不同消息都試圖競(jìng)爭(zhēng)相同種類的資源,這就導(dǎo)致每個(gè)人都在等待對(duì)方",。

  “這些獨(dú)立chiplet的可以經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì),,使它們不會(huì)發(fā)生死鎖,”Loh說(shuō),?!暗且坏┪野阉鼈兎旁谝黄穑陀辛诵碌穆肪€,,而這些路線并沒(méi)有任何人提前計(jì)劃過(guò),。”試圖通過(guò)將所有chiplets與特定的插入器網(wǎng)絡(luò)一起設(shè)計(jì),,避免這些新的僵局挫敗優(yōu)勢(shì)的技術(shù):然后,,Chiplets無(wú)法由單獨(dú)的團(tuán)隊(duì)輕松設(shè)計(jì)和優(yōu)化,而且他們不能很容易地被混合和匹配,,快速形成新系統(tǒng),。

  六、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

  互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)就是由許許多多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的,,這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),,可以理解為網(wǎng)線插口,用網(wǎng)線連接到電腦設(shè)備上,。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)IP地址,。

  把許多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用通信線路連接起來(lái),形成一定的幾何關(guān)系,,這就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

  所有其他的內(nèi)容都在中介層上(包括邏輯chiplets,,內(nèi)存),無(wú)源內(nèi)插器本身的網(wǎng)絡(luò)以及其他所有內(nèi)容,,這些都只是網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),。

  這個(gè)芯片網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)源內(nèi)插器(passive interposers),相當(dāng)于電腦上的網(wǎng)線接口的作用,,會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的IP地址,。

  七、AMD的CPU新技術(shù)

  AMD采用“chiplet”方法進(jìn)行設(shè)計(jì)CPU,。AMD可以將一系列處理器封裝在一起,,而不是在單個(gè)芯片上構(gòu)建一個(gè)處理器,,即通過(guò)Infinity Fabric系統(tǒng)總線連接它們。

  AMD從Ryzen這代起啟用了新的芯片內(nèi),、外部互連:Infinity Fabric。Infinity Fabric實(shí)際是由傳輸數(shù)據(jù)的Infinity Scalable Data Fabric(SDF)和負(fù)責(zé)控制的Infinity Scalable Control Fabric(SCF)兩個(gè)系統(tǒng)組成,,如果把Infinity SDF比作芯片運(yùn)輸數(shù)據(jù)的血液循環(huán)系統(tǒng),,Infinity SCF就是芯片的神經(jīng)系統(tǒng)。


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