Jak asi většinou víte, 7nm procesory AMD, které jsou od loňska na trhu (CPU Ryzeny 3000 „Matisse“, Threadripper 3000, Epyc 7002) nejsou přesněji řečeno 7nm kompletně. Ve skutečnosti mají 7nm jádra a L3 cache, ale toto tvoří jen část procesoru na tzv. CPU „čipletu“. AMD značnou část procesoru ale vyčlenilo na separátní křemík vyráběný 14nm (či přesněji 12nm procesem, označení se často zaměňuje), který je na jednotku plochy výrazně levnější. Pokud vás zajímá, jak výhodné toto z pohledu výrobních nákladů opravdu je, pak pro vás máme alespoň částečnou odpověď. AMD totiž něco o ekonomických výhodách tohoto řešení prozradilo na konferenci ISSCC, z níž se dostaly ven slajdy.
Čiplety zlevnily 7nm Ryzeny až 2,2×
AMD mělo na ISSCC delší prezentaci, v níž se objevily i další zajímavosti. Například snímky čipu, které jsou sice méně detailní než to, co bylo pořízeno nezávisle, ale přednášející na nich vyznačil, které části plochy jádra představují které jednotky. Slajdy publikoval japonský web PC Watch a můžete si je proklikat zde v galerii.
Ve slajdech má AMD grafy, ukazující dopad čipletového řešení jak na desktopové procesory pro socket AM4, tak na Epyc (potažmo Threadripper) a úspory jsou podle jeho tvrzení zásadnější, než by se asi čekalo. Nejsou uvedené nějaké absolutní částky, ale u šestnáctijádra Ryzen 9 3950X je řečeno, že pokud by se cena dvou 7nm a jednoho 12nm čipletu, z kterých je procesor vytvořen, vzala jako základ (v grafu „1“), tak výrobní náklady hypotetického procesoru, který by měl stejnou výbavu, ale byl celý vyroben na 7nm procesu, by byly více než dvojnásobné. Přesně to anotováno není, vypadá to zhruba na faktor 2,2×. To je až podezřele mnoho, ale bohužel nevíme, jak přesně se k tomuto odhadu došlo. 7nm 16jádro by asi bylo hodně velké a možná AMD započítává i faktory jako sníženou výtěžnost kvůli defektům.
Je zajímavé, že čipletové řešení má údajně být levnější i v případě osmijádrového CPU. Zde je to srovnání mezi už menším hypotetickým 7nm monolitem s osmi jádry versus skutečnou kombinací jednoho 7nm CPU čipletu a IO čipletu na 12nm. Zde ale úspora není zdaleka tak dramatická, jen něco přes 25 %.
Prezentace architektury AMD Zen 2 na ISSCC: cena hypotetických 7nm monolitických čipů proti čipletovému řešeníJe však třeba pamatovat že AMD možná nemělo dost zdrojů na to, aby vyvinulo jak nativní monolitické 7nm 16jádro, tak 7nm monolitické osmijádro, možná by v takovém případě muselo jednu z variant oželet. Díky čipletům možná bylo možné nabídnout jak 12/16jádrové, tak nižší 6 a 8jádrové verze. A je důležité, že se na těchto nižších modelech údajně netratí proti hypotetickému plně 7nm řešení.
64jádro by bez čipletů nešlo udělat
Ještě výraznější výhoda jsou čiplety asi u Epyců. Zatímco Intel navrhuje tři různé čipy pro Xeony, AMD stačil jeden 7nm čiplet, který je sdílený i s desktopem, takže byly ušetřeny zřejmě omezené zdroje. Podle slajdů je úspora výrobních nákladů tím vyšší, čím více jader Epyc má (protože cena za 12nm IO čiplet je konstantní). Kritické ovšem je, že monolitický 64jádrový Epyc 7002 by podle AMD vůbec nebyl možný, nehledě na cenu. Ve skutečnosti by údajně i všechny málojádrové monolitické modely byly dražší než čipletové 64jádro (což je opět asi trochu nečekané). 16jádrový monolit by stál o 20 % víc než 7nm+12nm 64jádro, 24jádrový monolit o 40 % víc, u 32jádra by cena byla vyšší o něco přes 60 % a u 48jádra o 90 %.
64jádrový Epyc by jako monolitický 7nm čip ani nebyl možný. I 16jádro by bylo dražší než čipletové 64jádroOpět je třeba dodat, že není úplně jasné, jak se k tomuto odhadu dospělo. Je klidně možné, že AMD v tomto srovnání pomíjí některé faktory, které by reálně monolit mohly učinit schůdnějším. Například harvesting čipů s defektem do nižších modelů.
Na 14/12nm čiplet se dostaly obvody, které by ze 7 nm neprofitovaly
Asi vás napadlo, že 14nm/12nm proces má přirozeně mnohem nižší hustotu tranzistorů, takže toto by mělo správně úspory ze staršího procesu eliminovat. Podle AMD to ale v reálu není významný faktor z jednoho důvodu. Na rozdíl od jádra CPU a pamětí cache, jejichž hustota se na 7nm procesu skutečně výrazně zvýší, jsou obvody v IO čipletu údajně často toho druhu, který by se při převodu na 7nm technologii příliš nezmenšil. Jde například o paměťové řadiče a další analogové obvody. Pro tento čiplet je ovšem 14/12nm proces zvolen i proto, že je nejen levnější, ale je také technicky snazší na něm takovou konektivitu implementovat – tedy nejen, že by 7nm proces tyto obvody moc nezmenšil, ale ještě by vytvořil problém ynavíc.
Toto samozřejmě neznamená, že čipletová technologie je bez nevýhod a absolutně bez nějakého negativního dopadu na cenu. V těchto grafech se počítá jenom s cenou křemíku samotného. Pouzdření dvou až tří čipů s různou technologií a tloušťkou ale bude o něco dražší, může být vyšší procento zmetků při tomto postupu. A nutnost mít na čipletech rozhraní pro externí komunikaci přidává nějakou plochu (a cenu čipu) navíc. Ovšem tyto cenové náklady zřejmě jsou menší, než jaký je pro AMD benefit. A to asi i se zohledněním toho, že rozdělení na čiplety asi také v nějaké míře snižuje výkon a energetickou efektivitu výsledného procesoru.
