AMD, ecco i vantaggi del progetto MCM: alte prestazioni, tanti core e costi contenuti

Uno degli aspetti decisivi nel successo dei processori Ryzen 3000 di AMD è indubbiamente l'ottimo rapporto tra prezzo e prestazioni. AMD è riuscita a realizzare processori con un alto numero di core mantenendo prezzi molto allettanti. Durante la conferenza ISSCC 2020 di metà febbraio, la casa di Sunnyvale ha mostrato due slide in cui illustra come la scelta di adottare un progetto MCM (multi-chip module) per tutte le CPU basate su architettura Zen 2 si sia rivelata vantaggiosa rispetto a un classico progetto "monolitico", in cui tutti i componenti si trovano su un unico chip e realizzati con un solo processo produttivo.

Nel caso delle nuove CPU, dai Ryzen agli EPYC fino ad arrivare ai Ryzen Threadripper, AMD ha realizzato solamente i core x86 e la cache connessa con l'avanzato processo produttivo a 7 nanometri di TSMC, inserendoli in un cosiddetto "chiplet", relegando gli altri componenti in un'unità separata prodotta a 12 nanometri chiamata I/O die (14 nm per gli EPYC).

I 7 nanometri hanno quindi permesso di avanzare sul fronte prestazionale e della miniaturizzazione, mentre lo spostamento su un chip separato a 12 nanometri degli altri componenti (controller di memoria, ecc.) ha garantito da una parte di non intercorrere in problemi con unità che difficilmente scalano con i processi più avanzati (migliorando di conseguenza le rese produttive) e dall'altra di contenere il prezzo, in quanto i 12 nanometri sono un processo già rodato.

Questa scelta ha permesso ad AMD di integrare fino a 16 core sui processori desktop Ryzen 3000, usando due chiplet ognuno con 8 core, e fino a 64 core con otto chiplet per quanto riguarda le piattaforme workstation (Ryzen Threadripper 3000) e server (EPYC di seconda generazione). La slide che vedete qui sopra mette a confronto l'attuale approccio di AMD con un ipotetico die monolitico a 7 nanometri. La slide suggerisce che il costo di un processore Ryzen 3000 a singolo chiplet è circa il 40% inferiore rispetto a quello di un processore a doppio chiplet come il Ryzen 9 3950X.

Se AMD avesse optato per realizzare un die monolitico a 7 nanometri con 8 core e tutti i componenti di I/O integrati, quel processore sarebbe costato all'incirca il 50% in più. E se l'azienda avesse realizzato il Ryzen 9 3950X in veste monolitica, il costo sarebbe schizzato del 125%. L'adozione di un design MCM ha quindi permesso ad AMD di portare sul mercato processori molto competitivi, ma ciò non sarebbe stato possibile senza un'interconnessione ad alta velocità come Infinity Fabric 2, che permette una comunicazione istantanea o quasi tra i vari componenti.

Allo stesso tempo la scelta di design ha permesso ad AMD di aumentare enormemente la cache, cosa che permette di mantenere più informazioni vicino ai core, risparmiando così alle CPU Ryzen 3000 la continua necessità di rivolgersi esternamente alla DRAM. La scelta è risultata così saggia che tutta l'industria guarda a questa soluzione per l'immediato futuro: anche la concorrente Intel, con soluzioni di packing come EMIB e Foveros (e le soluzioni collegate Co-EMIB, ODI e MDIO), sta lavorando per creare soluzioni MCM in grado di adattarsi alle differenti richieste di mercato.