Архитектура AMD Infinity в помощь закону Мура

Частично эмпирическое правило, частично самосбывающееся пророчество, известное в ИТ-индустрии как «закон Мура» (согласно которому в современных процессорах число транзисторов удваивается через определенный промежуток времени: раньше каждые 18 месяцев, а в последние десятилетия уже каждые 24 месяца), продолжает действовать более полувека – и сохранит актуальность еще по меньшей мере лет на 6–8. Об этом заявил в интервью аналитику Wells Fargo Аарону Рейкерсу (Aaron Rakers) технический директор AMD Марк Пейпермастер (Mark Papermaster).

Главным препятствием к тому, чтобы и дальше увеличивать плотность транзисторов на единицу площади полупроводникового кристалла, становится экономика. Инвестиционным базисом «закона Мура» было примерное сохранение себестоимости изготовления единичного чипа с переходом на новый, более миниатюрный технологический процесс. Именно это позволяло примерно за ту же сумму, что и на 1,5–2 года ранее, регулярно предлагать рынку вдвое больше транзисторов на квадратном миллиметре поверхности процессора – что давало заказчикам возможность решать все более сложные задачи, от фотореалистичной компьютерной графики до симуляции сложных физических процессов, машинного обучения и даже эмулирования работы квантовых вычислительных систем на полупроводниковой элементной базе.

Однако уже некоторое время, начиная примерно с перехода от «глубокого» (DUV) к «экстремальному» (EUV) ультрафиолетовому излучению при массовом литографировании чипов, себестоимость выпуска одного такого процессора – учитывая капитальные инвестиции в новые литографические машины, средства тестирования готовых изделий, ПО для инженерного дизайна и т. п., не говоря уж о значительно выросшем энергопотреблении новых техпроцессов, – не остается прежней, а неумолимо растет.

Это, в свою очередь, замедляет для инвесторов возврат вкладываемых в новое оборудование средств, а неизбежный рост цен на новейшие микросхемы сужает (особенно с учетом нынешних экономических реалий) круг их покупателей, что заставляет изготовителей выпускать новинки менее крупными партиями, тем самым дополнительно повышая себестоимость каждой. Инвестиций требуется все больше, сроки окупаемости удлиняются – продвигать технологический прогресс вскоре может оказаться попросту невыгодно.

В качестве одного из возможных решений проблемы Марк Пейпермастер представляет реализуемую AMD архитектуру Infinity, что подразумевает переход от монолитных процессоров к модульным, состоящим из производимых отдельно функциональных блоков – чиплетов. Чиплеты при помощи высокоскоростного интерфейса комбинируются под общей корпусной крышкой, формируя составную микросхему, суммарные затраты на изготовление которой значительно ниже, чем на выпуск единого чипа с площадью, равной сумме площадей задействованных для решения той же задачи чиплетов.

Более того, не все компоненты современного процессора в равной мере эффективно поддаются миниатюризации: если логические участки (сумматоры и прочие вычислительные схемы) уменьшаются, почти не теряя своей функциональности, то ячейки памяти SRAM, формирующие кэш первого уровня, обычно интегрируемый в процессорный кристалл, – заметно хуже. Подход Infinity позволяет реализовать гетерогенные составные микросхемы, внутри которых эффективно взаимодействуют чиплеты, выполненные по различным производственным нормам, оптимальным для решаемых ими задач.

«Чиплеты – это способ переосмыслить то, каким образом микропроцессорная индустрия будет двигаться дальше, – уверен Марк Пейпермастер. – Так мы сохраним, я бы сказал, некий эквивалент закона Мура, имея в виду, что каждые 18–24 месяца вычислительные возможности новых чипов по-прежнему будут удваиваться».