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AMD新技术Chiplet是什么?

2019-09-25
关键词: AMD chiplet

  早期电子元件是电阻、电容、晶体管等单独焊接在电路板上的,叫分立元件。后来,技术进步了,出现了集成电路,就是许多晶体管、小电阻、小电容集成在一块很小的电路板上,叫集成电路。

  但现在主板上还是有单独的电阻、电容、电感、晶体管等分立元件,只是集成电路将会发挥更大的作用。

  电脑CPU叫中央处理器芯片,它需要高速缓存才能与低速硬件芯片通讯,但其它芯片相互之间是分立存的,这就使得计算机无法做到更小的体积。近年来一些芯片厂商开始寻求新的技术,希望能够将CPU、存储器和其它关键芯片集成到一个较大的硅片上,从而让计算机体积变得更小些,使用、携带、搬运更方便。

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  AMD厂家已经开始研究这个技术了,叫

  Chiplet。一、chiplet 是什么?

  就是小芯片,首先将复杂功能进行分解,然后开发出多种具有单一特定功能,可相互进行模块化组装的“小芯片”(chiplet),如实现数据存储、计算、信号处理、数据流管理等功能,并最终以此为基础,建立一个“小芯片”的芯片网络。

  二、芯片网络是什么?

  未来的电脑系统可能只包含一个CPU芯片(chiplet)和几个GPU,这些GPU都连接到这个chiplet芯片上,形成芯片网络。

  三、chiplet的作用

  Chiplet可以将不同的计算机元件集成在一块硅片上,来实现更小更紧凑的计算机系统结构。

  未来计算机的系统结构,可能不是由单独封装的芯片制造的,而是在一块较大的硅片上互连成芯片网络的IC制造的。

  IC即集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母IC表示。

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  四、新的计算机系统结构

  未来的电脑,集成度更高,可能在电路板上,更多的分立元件将消失,插来插去的元件会越来越少。

  这个就是AMD工程师一直在开发的,名为“chiplets”的产品。按照规划,这个新形态的产品可以让数据移动得更快,更自由,且能制造更小,更便宜,集成度更紧密的计算机系统。

  实现这个想法的方式就是将单独的CPU,存储器和其他关键系统都安装到一个相当大的硅片上,这就称为active interposer,它具有很厚的互连和路由电路routing circuits。

  五、芯片网络规则

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  互联网世界,有许多协议,数据传输协议、硬件接口协议等等,如果没有这些协议、规则,网络就会是处于一片混乱的状态。

  未来的芯片网络,也会遇到各种问题,比如:死锁问题、流量拥堵问题。

  1、交通死锁:

  将不同的chiplets(小芯片)连接到内插器网络时会出现类似交通拥堵的死锁。虽然chiplets本身设计不会发生死锁,但当它们连接在一起形成芯片网络时,就出现了交通死锁问题。

  AMD研究人员最近提出了一种方案,芯片网络需要遵守简单的规则,就能基本消除死锁难题。

  这些规则规定了数据进入和离开芯片的问题,限制了移动的方向。如果能够彻底解决这个问题,那么Chiplet将为未来计算机设计的发展带来新的动力。

  2、流量堵塞:

  尽管每个chiplet的芯片上routing system都可以很好地工作,但是当它们全部连接在内插器的网络上时,会出现网络试图以这样的方式route数据的情况,这样就会引致流量堵塞。Loh解释说:“僵局发生的原因在于你的不同消息都试图竞争相同种类的资源,这就导致每个人都在等待对方"。

  “这些独立chiplet的可以经过设计,使它们不会发生死锁,”Loh说。“但是一旦我把它们放在一起,就有了新的路线,而这些路线并没有任何人提前计划过。”试图通过将所有chiplets与特定的插入器网络一起设计,避免这些新的僵局挫败优势的技术:然后,Chiplets无法由单独的团队轻松设计和优化,而且他们不能很容易地被混合和匹配,快速形成新系统。

  六、网络节点

  互联网网络就是由许许多多的网络节点组成的,这些网络节点,可以理解为网线插口,用网线连接到电脑设备上。每个网络节点都有一个IP地址。

  把许多的网络节点用通信线路连接起来,形成一定的几何关系,这就是计算机网络拓扑。

  所有其他的内容都在中介层上(包括逻辑chiplets,内存),无源内插器本身的网络以及其他所有内容,这些都只是网络上的一个节点。

  这个芯片网络中的无源内插器(passive interposers),相当于电脑上的网线接口的作用,会有一个独立的IP地址。

  七、AMD的CPU新技术

  AMD采用“chiplet”方法进行设计CPU。AMD可以将一系列处理器封装在一起,而不是在单个芯片上构建一个处理器,即通过Infinity Fabric系统总线连接它们。

  AMD从Ryzen这代起启用了新的芯片内、外部互连:Infinity Fabric。Infinity Fabric实际是由传输数据的Infinity Scalable Data Fabric(SDF)和负责控制的Infinity Scalable Control Fabric(SCF)两个系统组成,如果把Infinity SDF比作芯片运输数据的血液循环系统,Infinity SCF就是芯片的神经系统。


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