2019-04-08
【大核心 GPU 已達瓶頸?!】
NVIDIA 計劃步向 MCM-GPU 膠水封裝
文: Cherry Kwok / 新聞中心
文章索引: IT要聞 繪圖卡 NVIDIA

為了提升多核 CPU 及 GPU 的效率及性能表現,AMD 及 Intel 都分別在其處理器及繪圖卡晶片上用上 MCM 多晶片的封裝方式,至於作為 GPU 龍頭的 NVIDIA 亦深明 MCM 技術的優勢,過去曾多次描述了希望實現 MCM 概念,在今年的 GTC 2019 大會更揭示了在多模晶封裝的具體計劃「RC 18」,並透露了公司在不久的將來會向多晶片 GPU 方向發展。

 

在 GTC 2017 大會上 NVIDIA CEO 黃仁勳曾說過:“目前製造高性能 GPU 有一個很嚴重的限制 — 「晶片尺寸的限制」,因為目前現有技術的光刻機受限於光刻模板、光刻光源,幾乎不可能製造出更大的 GPU 核心”。即使 NVIDIA 的技術如何進步,核心尺寸不能無止境變大已經成為 NVIDIA 繼續提升 GPU 性能的瓶頸。

 

MCM-GPU

MCM-GPU

 

因此,MCM 多核心封裝 (Multi-Chip-Module Package )封裝開始續步應用在 CPU 及 GPU 領域上,MCM 的封裝方式與 NAND Flash 的做法有點類似,容量不夠就將 Layer堆疊起來,除了在製造方式簡單且具成本優勢之外,還可以提高產品的性能。

 

日本媒體PCWatch的報導指出,NVIDIA 為了應付 GPU 核心面積的瓶頸,已計劃開發一個名為「RC 18」的多矩陣概念,以最優化的方式整合多個 GPU 模組,達至最高流處理器數、減少通訊層級和鏈路長度,並可以縮小晶片面積。

 

根據 NVIDIA 研究部主管 William J. Dally的說法,「RC-18」是為 Deep Learning 執行和實現可擴展性的實驗,每個晶片內部具有基於TSMC 16nm 工藝及承載 8700 萬個晶體管的 16 個 PE(處理元件),因此可以從非常小的尺寸中擴展。16 個 PE 用於控制 CPU Core,片上全局緩衝儲存器,並安裝了八個 GRS 鏈路。在實際晶片中,GRS 鏈路組佔據相當大的面積,每晶片 GRS 的 I/O 頻寬達到 100 GB/s。

 

MCM-GPU

 

該研究晶片不是單個管晶,而是具有多管晶配置,其中多個管晶安裝在封裝上。具體地,其中 36 個管晶設置在有機基板上的 MCM 封裝具有可縮放的架構,改善了當前的傳輸技術。

 

就設計流程而言,RC 18 晶片仍處於實驗的基礎,在目前的 SoC 中,設計很複雜,晶體管數量很多,設計工作量很大,所以只有 8700 萬個晶體管數量相比目前的 GPU 晶片仍有一段距離。

 

即使「RC-18」的 MCM 概念技術研發成功,但可預期的是 NVIDIA 率先亦只會用於數據中心產品之上,因此在遊戲 GPU 上實現還是要多等一段時間。

 

MCM-GPU

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