AMD的CEO一一Lisa Su在5月31日召開(kāi)的“COMPUTEX TAIPEI Virtual”上做了基礎(chǔ)演講，同時(shí)介紹了AMD的最新產(chǎn)品、技術(shù)。本文，筆者就AMD發(fā)布的“3D Chiplet Technology”展開(kāi)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(guò)應(yīng)用于客戶(hù)端PC的“Ryzen”或者應(yīng)用于服務(wù)器方向的“EPYC”導(dǎo)入2D芯片混搭技術(shù)的3D 版本的“Chiplet Technology”。以往是在Package的橫方向搭載數(shù)個(gè)芯片，而3D Chiplet Technology采用的是一種被稱(chēng)為CDD的技術(shù)，即在CPU芯片上縱向搭載SRAM的“芯片堆疊（Die Stacking）”技術(shù)。

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

　　由上可知，封裝技術(shù)（即將芯片封裝在基板上）是繼處理器架構(gòu)、制造技術(shù)之后的第三個(gè)競(jìng)爭(zhēng)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(cè)）、EC站點(diǎn)服務(wù)器的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。Lisa Su稱(chēng)，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(chǔ)演講中，AMD的CEO一一Lisa Su對(duì)AMD三月份發(fā)布的第三代EPYC處理器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)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(jiǎn)稱(chēng)為：第三代Xeon SP，研發(fā)代碼：Ice Lake）進(jìn)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(wù)）的服務(wù)器的話，EPYC7763的性能要高出50%。

　　服務(wù)器的工作負(fù)荷（Workload）極其復(fù)雜，也并不是由一個(gè)應(yīng)用發(fā)揮其他多個(gè)應(yīng)用的性能，因此，此處暫時(shí)不做敘述。

　　AMD的處理器在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)英特爾的最大理由是，CPU核數(shù)多于英特爾。當(dāng)我們比較一個(gè)封裝基板的時(shí)候，AMD的最高核數(shù)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。

　?。▓D片出自：pc.watch）

　　那么，為什么AMD的CPU核數(shù)多呢？其答案在于“封裝技術(shù)”。

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

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

　　CCD上的一個(gè)芯片由8核的CPU構(gòu)成，與用于客戶(hù)端PC的Ryzen等一樣，如果是臺(tái)式PC的話，由1個(gè)CCD1和IOD組成的八核產(chǎn)品可更改為由2個(gè)CCD和IOD組成的16核產(chǎn)品。如果是服務(wù)器的話，組成結(jié)構(gòu)為8個(gè)CCD、1個(gè)IOD（為最大限度），即可組成的產(chǎn)品為：8核x8=64核。

　　結(jié)果就在Lisa Su講的產(chǎn)品性能比較表中，用于臺(tái)式PC的Ryzen的核數(shù)之所以超過(guò)英特爾的用于臺(tái)式PC的核處理器，也是一樣的道理，可以說(shuō)，近幾年來(lái)AMD獲得飛躍式進(jìn)步的最大的理由也在于Chiplet的應(yīng)用。

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

　　3D Chiplet Technology的構(gòu)造。

　?。▓D片出自：pc.watch）

　　如果說(shuō)AMD的Chiplet是在Package內(nèi)部橫向展開(kāi)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(chǎn)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(shù)，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(jìn)行高速通信。

　　Lisa Su表示，SRAM 是作為L(zhǎng)3 CACHE來(lái)工作的（此外，On-die的SRAM也可繼續(xù)作為L(zhǎng)3 CACHE來(lái)使用）。當(dāng)然，On-die的SRAM可以高速工作、且可以減少內(nèi)存延遲（Memory Latency），但是像這次的Off-die的話，內(nèi)存延遲會(huì)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(chēng)為“Ryzen 5000 Series 3D Chiplet Prototype”的3D Chiplet Technology的產(chǎn)品。

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

　　即，整個(gè)封裝為192MB，搭載有現(xiàn)有產(chǎn)品（64MB）三倍的L3 CACHE。

　?。▓D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(kāi)的資料來(lái)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(shí)的幀速率， 發(fā)現(xiàn)后者高出前者12%。放入其他游戲中比較后發(fā)現(xiàn)，性能高出約15%。

　　L3 CACHE的容量增加即意味著內(nèi)存延遲（CPU讀取到存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的延遲）的減少，出現(xiàn)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(huì)在今年（2021年）年末發(fā)布。由于名稱(chēng)不是“Ryzen 6000 系列”，而是“Ryzen 5000 系列3D Chiplet Technology”，因此，會(huì)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(chǎn)品在明年（2022年）投入。由于TSMC的5納米工藝已經(jīng)用于生產(chǎn)蘋(píng)果的M1，因此生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)十分成熟。

　　英特爾計(jì)劃在未來(lái)的產(chǎn)品中使用3D 堆疊技術(shù)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(jié)構(gòu)?；祝⊿ubstrate）上有I/O芯片、CPU/GPU芯片、DRAM，三層結(jié)構(gòu)。（圖片出自：pc.watch）

　　但是，這種單層構(gòu)造并不是AMD的專(zhuān)利，英特爾也在將同樣的技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品。在2018年的Intel Architecture Day上，公布的“Foveros”即為3D壓層技術(shù)。

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