Chiplet, il cuore della rivoluzione delle CPU AMD EPYC e Ryzen

Chiplet, il cuore della rivoluzione delle CPU AMD EPYC e Ryzen

I chiplet sono il componente fondante sulle ultime generazioni di CPU AMD EPYC e Ryzen. Disaggregando il design, AMD può perseguire più facilmente i suoi obiettivi di potenza, consumo e funzionalità, abbattendo la complessità e i costi legati al design monolitico.

di pubblicata il , alle 15:01 nel canale Processori
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I processori AMD EPYC per datacenter, ma anche i modelli Ryzen pensati per i sistemi consumer e gaming, sono basati su una tecnologia della quale gli appassionati hanno spesso sentito parlare: si tratta dei chiplet. Dietro questo nome si nascondono diversi chip, uguali o differenti tra loro che, posti su un package, concorrono a definire un processore nel suo complesso.

Nei processori AMD, come illustrato nella riproduzione fatta con mattoncini LEGO che vedete nel video qui sopra, due differenti tipologie di chip: quello centrale è l'I/O die, che integra al proprio interno componenti storicamente integrati nel chipset della scheda madre come il controller PCI Express o quello di memoria.

Accanto all'I/O die troviamo i CCX o Core Complex, dei chip che integrano al proprio interno un certo numero di core di elaborazione. Nei più recenti processori EPYC top di gamma sono integrati sino a 8 core per ogni CCX; moltiplicando gli 8 core per gli 8 CCX integrati su ogni package del processore otteniamo quale massimo i 128 core che alcune versioni di CPU AMD EPYC possono mettere a disposizione.

Un design a chiplet porta a numerosi benefici tanto in termini di differenti livelli di configurazione come di costi produttivi:

  • il design di ogni singolo CCX è più semplice di quello richiesto per la costruzione di un chip cosiddetto monolitico, all'interno del quale devono essere integrati tutti i core e tutta la logica di I/O richiesta alla CPU
  • l'essere più piccolo come superficie, a parità di tecnologia produttiva, permette inoltre di ottenere rese produttive più elevate con meno chip difettosi e inutilizzabili che emergono dalle linee produttive
  • Si possono installare tanti CCX, cioè quanti core si desiderano, per la specifica versione di processore
  • ogni componente di un chiplet può essere costruito utilizzando una specifica tecnologia produttiva: in questo modo viene abbinato il processo migliore per quello specifico componente, ottimizzandone di conseguenza anche il design interno
  • in virtù di quanto detto, con i chiplet è possibile creare più facilmente processori che rientrino in un determinato target di consumo
  • un approccio basato su chiplet, infine, permette di accelerare il processo di sviluppo: ogni chip può infatti velocemente riadattare tecnologie già implementate in precedenti modelli, senza quella complessità di design che caratterizza gli approcci monolitici

L'approccio con chiplet è stato implementato inizialmente da AMD, tanto nei processori consumer come in quelli per datacenter, ma viene seguito dall'industria nel suo complesso con un progressivo allontanamento dai design monolitici.

Non solo CPU comunque: i chiplet si stanno diffondendo anche nel mondo delle GPU, proprio per bilanciare la loro crescente complessità costruttiva adottando un design multichip che permetta di bilanciare al meglio facilità di costruzione, efficienza energetica e flessibilità di caratteristiche dei differenti modelli.

10 Commenti
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igiolo11 Novembre 2024, 15:26 #1
era Silicon Box che a Novara dovrebbe costruire un impianto proprio per i chiplet
Vash_8511 Novembre 2024, 15:34 #2
E pensare che quando fu presentata la soluzione chiplet AMD fu criticata aspramente da Intel che li "sbeffeggiò" in una delle slide di presentazioni dei loro prodotti asserendo che le prestazioni sarebbero state scarse per via dei core "incollati".

Edit, trovata:

Link ad immagine (click per visualizzarla)
ninja75011 Novembre 2024, 16:06 #3
Originariamente inviato da: Vash_85
E pensare che quando fu presentata la soluzione chiplet AMD fu criticata aspramente da Intel che li "sbeffeggiò" in una delle slide di presentazioni dei loro prodotti asserendo che le prestazioni sarebbero state scarse per via dei core "incollati".


che poi, parlano proprio loro che fecero il primo quad core incollando letteralmente due core2duo come il Q6600 che comprai
antroscepolo11 Novembre 2024, 16:11 #4
Originariamente inviato da: ninja750
che poi, parlano proprio loro che fecero il primo quad core incollando letteralmente due core2duo come il Q6600 che comprai


o due p4 per fare il precotto
AlPaBo11 Novembre 2024, 17:42 #5
Originariamente inviato da: Redazione di Hardware Upgrade
moltiplicando gli 8 core per gli 8 CCX integrati su ogni package del processore otteniamo quale massimo i 128 core[/b]


Manca qualcosa nella spiegazione: 8 core per 8 CCX fa 64 core totali, non 128.
supertigrotto11 Novembre 2024, 18:15 #6
Inizialmente non fu semplice,c'era un problema di latenza nel primo Zen ma man mano,questa latenza si è abbassata, già dalla serie 3000 in poi le cose migliorarono di un bel po',inoltre con la tecnica chiplet gli scarti si riducono,il che ne beneficia la produzione che riesce ad essere più snella.
Per quanto riguarda le GPU,il discorso è un po' più difficile appunto per le latenze,le GPU lavorano in parallelo e orchestrarle a bassa latenza non è semplice ma quella è la via futura,AMD ci sta lavorando da tempo e pure Intel,mentre,Nvidia lavora ancora con il monolitico per ora.
Piedone111311 Novembre 2024, 19:22 #7
Originariamente inviato da: ninja750
che poi, parlano proprio loro che fecero il primo quad core incollando letteralmente due core2duo come il Q6600 che comprai


Quello non era un chiplet:
entrambi i chip comunicavano tra loro attraverso il chipset ed il controller ram era nel nordbridge.
Quelle cpu erano più simili a dual socket che a cpu chiplet
Vik9411 Novembre 2024, 20:24 #8
La rivoluzione per ridurre i costi... e poi per l'utente finale vogliono 300 e passa euro per un misero scarto a 6 core. E tutti dietro a osannarli come galoppini.
HW202111 Novembre 2024, 21:30 #9
@Vash_85

E pensare che quando fu presentata la soluzione chiplet AMD fu criticata aspramente da Intel che li "sbeffeggiò" in una delle slide di presentazioni dei loro prodotti asserendo che le prestazioni sarebbero state scarse per via dei core "incollati".


Non credo proprio che le cose stanno nel senso di come tu hai scritto,

In realtà Intel prima di passare a configurazioni chiplet dei suoi processori ha cercato di sfruttare al massimo ancora le configurazioni monolitiche per stipare il maggior numero possibile di cores in un unico die monolitico, per esempio l'Intel i9 12900K è costituito da un unico die in cui Intel è riuscita a stipare 16 core, otto
di tipo P (Performance cores) e otto di tipo E (Efficient cores)

Infatti , a parte i problemi dei processori di 13° e 14° generazione comunque risolvibili tramite firmware trattandosi di problemi della tensione di di alimentazione ...
fino ad ora AMD non è riuscita a fare di meglio di intel cioè a stipare più di 8 core in un unico die monolitico; di fatto tutti i processori Ryzen con più di 8 core sfruttano appunto package di tipo chiplet (e te credo che riscaldano di meno e consumano di meno dei processori intel! ci sarebbe stato da rimanere basiti se fosse stato il contrario ... ) nonostante questo AMD con i suoi Ryzen non è riuscita mai a superare Intel in termini prestazionali, neanche a primeggiare nella corsa ai Giga Herz delle frequenze di clock cosa che poteva benissimo riuscirci a fare considerando i suoi die monolitici con non più di 8 cores per die

Il packaging di tipo chiplet sarà l'unica strada maestra da percorrere per produrre i futuri processori che abbiano un numero sempre più elevato di cores e nello stesso tempo frequenze di clock sempre più elevate e non credo che l'ingegneering di Intel sia così cretina da non tener bene presente questo

[U]Ecco io sono convinto che Intel si riferisse a tutto questo e non al fatto che disprezzasse il packaging di tipo chiplet[/U], anzi fu la prima a percorrere questa strada a fini anni 90 ... che ne dici i primi Pentium II con core Klamath avevano o non avevano un packge di tipo chiplet si o no a a parte gli ingombri macroscopici che non sono certamente gli ingombri dei processori attuali ....

Purtroppo la progressiva miniaturizzazione delle giunzioni dei componenti attivi di un processore stipati in un unico die monolitico ha raggiunto ordini di grandezza paragonabili agli ordini di grandezza delle dimensioni atomiche, tanto per intenderci l'Angstrom è l'unità di misura delle dimensioni di un atomo e già 2 nanometri sono 20 Angstrom, semplifichiamo banalmente pensando a 20 strati atomici e a questi spessori diventano persino critiche le tensioni di polarizzazione delle giunzioni per far si che lavorassero a regime commutativo bistabile ...

Insomma siamo oramai quasi al capolinea con gli attuali processi produttivi da 2 nano metri e anche volendo spingere ancora di più la miniaturizzazione oltre ad essere particolarmente costoso in termini produttivi (a causa dei processi fotolitografici necessari per il drogaggio tramite diffusione delle giunzioni), sono inevitabili i problemi a cui potrebbero andare incontro i processori, problemi del tutto analoghi/simili a quelli evidenziati dai processori Intel di 13° e 14 ° generazione .... la progressiva miniaturizzazione delle giunzioni all'interno dei die monolitici richiedono parallelamente una riduzione via via decrescente dei potenziali di polarizzazione e con questi processi produttivi attuali anche anche una manciata di centesimi di volt potrebbero distruggere il reticolo cristallino delle giunzioni stesse (che è quello che succede appunto ai processori Intel core serie 13XXX e 14XXX)

Poi va be, il packaging di tipo chiplet offre anche i vantaggi già illustrati nell'articolo come per esempio l'oggettiva semplicità d'implementazione di nuove unità di calcolo; pensate per esempio all'implementazione delle unità NPU per l'accelerazione hardware dell'elaborazione di processi AI .... implementare tali unità in die monolitici richiederebbe un totale sconvolgimento dell'architettura preesistente e quindi una totale riprogettazione circuitale ...
dav1deser12 Novembre 2024, 12:19 #10
Originariamente inviato da: HW2021
fino ad ora AMD non è riuscita a fare di meglio di intel cioè a stipare più di 8 core in un unico die monolitico;


Veramente Epyc Bergamo con Zen 4C ha 16 core per CCD

Originariamente inviato da: HW2021
di fatto tutti i processori Ryzen con più di 8 core sfruttano appunto package di tipo chiplet (e te credo che riscaldano di meno e consumano di meno dei processori intel! ci sarebbe stato da rimanere basiti se fosse stato il contrario ... )


E come mai? L'approcio a chiplet richiede di avere delle connessioni esterne ai die, con piste di rame più lunghe che sicuramente causano consumi maggiori rispetto a delle connessioni core - core intradie, L'infinity fabric in qualche maniera dovrai alimentarlo no? Il vantaggio principale dei chiplet è l'aumento di resa produttiva, e la possibilità di risparmiare usando processi litografici meno spinti per chiplet non dedicati al calcolo. Non mi pare si sia mai detto che porti un miglioramento lato consumi (e mi stupirebbe fosse così.

Originariamente inviato da: HW2021
nonostante questo AMD con i suoi Ryzen non è riuscita mai a superare Intel in termini prestazionali, neanche a primeggiare nella corsa ai Giga Herz delle frequenze di clock cosa che poteva benissimo riuscirci a fare considerando i suoi die monolitici con non più di 8 cores per die


Questo dipende dal processo produttivo, che non è di AMD, e quindi deve sottostare alle regole di desing definite da TSMC, sicuramente ci sarà una collaborazione fra le 2 per ottenere i prodotti migliori possibili, ma non certo a livello di Intel dove facendosi in casa sia il processo produttivo, che il design delle cpu può ottimizzare il tutto nel migliore dei modi. Vedi tra l'altro i nuovi Intel Core Ultra che hanno frequenze inferiori ai core di 14° gen nonostante ora utilizzino anche loro un approcio a chiplet. La ragione è il processo produttivo di TSMC.


Originariamente inviato da: HW2021
[U]Ecco io sono convinto che Intel si riferisse a tutto questo e non al fatto che disprezzasse il packaging di tipo chiplet[/U],


Più che altro è stato del banale marketing fatto male, non avevano vere motivazioni per dire ai clienti di non preferire AMD, e quindi si sono arrampicati sui vetri

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