Sajmovi

AMD 3D V-Cache donosi trostruko veći L3 cache

Denis Arunović subota, 5. lipnja 2021. u 06:00

U sjeni nekoliko predstavljanja proizvoda s AMD-ove konferencije za medije na Computexu, potkrala se demonstracija inovativne tehnologije slaganja L3 cachea povrh procesora

Tehnologije koje omogućavaju slaganje više čipova u isto pakiranje doživjele su tijekom vremena priličnu evoluciju. AMD je u ovu granu tehnologije isprva ušao s grafičkim karticama Vega koje su koristile tip memorije HBM – High Bandwidth Memory. Kod HBM-a su memorijski čipovi naslagani jedan na drugog kao u sendvič, pa potom posloženi oko GPU-a u isto pakiranje, a primarni razlog ovog pristupa je povećanje performansi memorijskog podsustava. S lansiranjem prve generacije procesora temeljenih na arhitekturi Zen, AMD počinje koristiti Multi-Chip-Module gdje je više procesora kombinirano u istom pakiranju. U 2019., dvije godine kasnije, AMD prelazi na chipletove – u osnovi ponovo MCM, no kod kojeg se kombiniraju čipovi odnosno chipletovi različitih funkcija.

Sljedeći korak u razvoju tehnologije MCM-ova su 3D chipletovi, a tvrtka je Computex iskoristila za prezentiranje ne tehnologije već i inženjerskih primjeraka postojećih procesora oplemenjenih novom tehnologijom. Nova vrsta pakiranja koju je AMD razvio u suradnji s TSMC-jem, svojim proizvodnim partnerom, temelji se na slaganju pločica silicija jednu na drugu, takozvanom die stackingu uz uporabu TSV-ova, odnosno Through-Silicon Vias. TSV-ovi su vertikalni vodiči koji prolaze kroz silicijske pločice, odnosno čipove, i samim time omogućavaju slaganje čipova u vertikalu. Ključna značajka AMD-ove tehnologije je izravno bakar-na-bakar sučelje, bez korištenje takozvanih mikro-izbočina (en. micro-bumps) koje u svojoj tehnologiji 3D slaganja čipova koristi konkurencija (čitaj, Intel).

Lisa Su demonstrira prototip Ryzen procesora s 3D V-Cache memorijom
Lisa Su demonstrira prototip Ryzen procesora s 3D V-Cache memorijom

Prva primjena ove tehnologije biti će 3D V-Cache – dodatni L3 cache za procesore koji se ne nalazi u sklopu iste pločice silicija s CPU jezgrama već je položen na drugi "kat". AMD je otišao korak dalje i napravio prototip Ryzen procesora iz serije 5000 opremljenog s ovom tehnologijom. Dodatna pločica s L3 cacheom postavljena je povrh svakog CCD-a (CPU Core Complex) u kojem se nalazi po osam CPU jezgara.

Presjek 8-jezgreno CCD-a odnosno CPU chipleta iz serije Ryzen 5000
Presjek 8-jezgreno CCD-a odnosno CPU chipleta iz serije Ryzen 5000

Dodatni L3 cache ima kapacitet od 64 MB, što je dvostruko više u odnosu na L3 cache koji je u CCD integriran standardno. Ako pogledamo presjek Zen 3 CCD-a, vidimo da su CPU jezgre postavljene na lijevom i desnoj strani pločice dok se u sredini nalazi L3 cache. Upravo na taj dio naslagan je dodatni 3D V-Cache do ukupnog kapaciteta od 96 MB. Radi nivelacije čipa, povrh CPU jezgri postavljen je takozvani strukturalni silicij. Valja napomenuti da je ovo samo jedna razina memorije, pa je vjerojatno da će AMD na procesorima za poslužitelje gdje se dodatni L3 cache još više vidi na performansama, memoriju slagati u nekoliko razina. 

3D V-Cache tehnologija osigurava više od 200 puta višu propusnost u odnosu na planarno povezivanje chipletova (dakle klasični pristup kojeg je AMD do sada koristio), više od 15 puta bolju propusnost u odnosu na tehnologiju 3D čipova uporabom mikro-izbočina, te više od trostruko bolju energetsku efikasnost u odnosu na tehnologiju mikro-izbočina.

Tehnologija Foveros oslanja se na mikro-izbočine, no ovo je slajd iz prezentacije od prije tri godine. Intelova tehnologija zasigurno je od tada dosta evoluirala
Tehnologija Foveros oslanja se na mikro-izbočine, no ovo je slajd iz prezentacije od prije tri godine. Intelova tehnologija zasigurno je od tada dosta evoluirala

Naravno, postavlja se pitanje zašto AMD-ovci toliko spominju te mikro-izbočine. Zato što je na njima temeljena Intelova tehnologija 3D slaganja čipova Foveros, predstavljena još prije dvije godine. Godinu dana kasnije Intel je komercijalno lansirao prve proizvode koji se oslanjaju na Fovers, čipove hibridne čipove Lakefield o kojima smo pisali u sklop recenzije jednog od rijetkih komercijalno dostupnih uređaja koji su na njima temeljeni – Lenovovog tableta Thinkpad X1 Fold.

Golemi L3 cache kojeg AMD zove i Game Cache donio je Ryzenima 5000 golem rast performansi u odnosu na prethodnike, pa ne čudi što i 3D V-Cache također donosi velike dobitke – na razini prelaska na posve novu procesorsku arhitekturu. Prikazani su grafikoni u četiri igre koje su testirane pri razlučivosti 1080p, u kojima je 12-jezgreni prototip procesora s dodatnih 128 MB 3D V-Cachea (ukupno 192 MB) imao u prosjeku 15% bolje performanse od Ryzena 9 5900X, jednakog procesora bez dodatnog cachea, uz napomenu da su oba procesora bila podešena da rade na fiksnom taktu od 4 GHz.

3D V-Cache tehnologija kreće u komercijalnu proizvodnju krajem ove godine, iako je AMD-ova generalna direktorica potvrdila da razvoj 5-nanometarskih Zen 4 procesora ide po planu i da ih možemo očekivati sljedeće godine. Samim time vjerojatno je da će AMD početkom sljedeće godine na tržište izbaciti još jednu iteraciju procesora temeljenih na arhitekturi Zen 3, no sa znatno višim kapacitetom L3 cachea i samim time višim performansama. Time će ujedno biti produljen životni vijek Socketa AM4 i matičnih ploča koje ga koriste, budući da će procesori temeljeni na arhitekturi Zen 4 rabiti novi utor temeljen na principu LGA.