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英特爾全新顯卡將用MCM封裝技術(shù) GPU專(zhuān)利可協(xié)同處理多個(gè)圖形單元

來(lái)源：天極網(wǎng) 2022-02-15 08:45:23

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最近幾年，先進(jìn)封裝技術(shù)逐漸得到半導(dǎo)體廠(chǎng)商的關(guān)注。英特爾在幾年前提到多種先進(jìn)封裝工藝，推出包括Foveros、EMIB等多種封裝技術(shù)。

英特爾最近公布一項(xiàng)封裝專(zhuān)利，可能是英特爾未來(lái)圖形加速器設(shè)計(jì)的基石，該專(zhuān)利描述了如何利用多芯片模塊(MCM：Multi-Chip Module) 方法，實(shí)現(xiàn)一系列協(xié)同工作以提供單幀的圖形處理器。

英特爾的設(shè)計(jì)指向工作負(fù)載的層次結(jié)構(gòu)，將MCM構(gòu)造成一個(gè)整體的方法，主圖形處理器協(xié)調(diào)整個(gè)工作負(fù)載。

防止芯片設(shè)計(jì)人員在追求性能的過(guò)程中，不斷增加裸片尺寸，并帶來(lái)可制造性、可擴(kuò)展性和供電問(wèn)題等一系列問(wèn)題。但英特爾似乎從AMD的描述中吸取教訓(xùn)，解釋說(shuō)他們的MCM設(shè)計(jì)的“中心”。

根據(jù)英特爾專(zhuān)利的描述，把多個(gè)圖形繪制指令傳送到“多個(gè)”圖形處理器。第一圖形處理器實(shí)質(zhì)上運(yùn)行整個(gè)場(chǎng)景的初始繪制通道，創(chuàng)建可見(jiàn)性和障礙數(shù)據(jù)，并決定渲染哪些內(nèi)容。

在第一圖形處理器生成的一些圖塊會(huì)轉(zhuǎn)到其他可用的圖形處理器，負(fù)責(zé)準(zhǔn)確地渲染與其tiles相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景，顯示每個(gè)tile中的圖元或顯示沒(méi)有要渲染。

英特爾似乎在考慮將基于圖塊的棋盤(pán)渲染與分布式頂點(diǎn)位置計(jì)算集成在一起，當(dāng)所有圖形處理器都渲染好單幀拼圖(包括著色、照明和光線(xiàn)跟蹤)時(shí)，第一圖形處理器將它們的成果拼接起來(lái)，并最終在屏幕上呈現(xiàn)。

按照英特爾的說(shuō)法，基于圖塊渲染的單幀被分成多個(gè)圖塊。根據(jù)專(zhuān)利的描述，圖塊將經(jīng)過(guò)第一圖形處理器，指出對(duì)應(yīng)的圖形單元在哪些地方可見(jiàn)，并為每個(gè)圖塊提供多個(gè)圖形處理器的渲染框架，直到獲得Destiny 2幀。

理想情況下，渲染的過(guò)程每秒會(huì)發(fā)生60、120甚至500次。英特爾對(duì)多芯片性能擴(kuò)展的希望就這樣擺在我們面前。

英特爾用AMD和NVIDIA顯卡在SLI或Crossfire模式下的性能報(bào)告，說(shuō)明經(jīng)典多GPU配置的潛在性能提升，但性能肯定不如真正MCM設(shè)計(jì)的芯片。

不過(guò)，英特爾在專(zhuān)利中對(duì)架構(gòu)層面的細(xì)節(jié)相當(dāng)模糊，并且涵蓋盡可能多的領(lǐng)域，甚至包括多個(gè)協(xié)同工作的圖形處理器或只是圖形處理器的一部分。

這個(gè)方法適用于“單處理器桌面系統(tǒng)、多處理器工作站系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)”以及用于移動(dòng)的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì) (SoC)，這項(xiàng)技術(shù)能夠接受來(lái)自RISC-V、CISC或VLIW命令的指令。

從英特爾的專(zhuān)利描述可以看到，英特爾希望在MCM設(shè)計(jì)的GPU實(shí)現(xiàn)多芯片同步渲染，不同于NVIDIA和AMD曾經(jīng)的速力(SLI)和交火(Crossfire)。

英特爾希望通過(guò)MCM封裝的方法，讓多個(gè)圖形單元能夠在“第一圖形處理器”的協(xié)同下，在多個(gè)不同的專(zhuān)用芯片或圖形單元上進(jìn)行計(jì)算、渲染，再通過(guò)第一圖形處理器“組合”成最終畫(huà)面。

編輯點(diǎn)評(píng)：在制造工藝進(jìn)展越發(fā)緩慢的當(dāng)下，封裝技術(shù)受到各大半導(dǎo)體廠(chǎng)商重視。

當(dāng)下應(yīng)用最成功的莫過(guò)于AMD的銳龍、線(xiàn)程撕裂者等處理器產(chǎn)品，AMD通過(guò)Chiplet的芯片設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品的不良品率影響降至最低。

英特爾的MCM技術(shù)與AMD的Chiplet有很多相似之處，但又略有不同;隨著AMD在Intinsct圖形加速卡中使用多芯片設(shè)計(jì)，也可以為英特爾提供一定的參考。

不僅如此，MCM多芯片封裝技術(shù)除了帶來(lái)更好的成本控制和更高的靈活性外，它同時(shí)還能解決高性能工藝產(chǎn)品的一大難題，那就是積熱。

當(dāng)下普遍認(rèn)為，產(chǎn)生積熱的原因在于晶體管過(guò)度集中，散熱器與芯片之間的熱傳遞效率因?yàn)闊嵩催^(guò)度集中，無(wú)法快速將熱量導(dǎo)出造成的。

MCM封裝的芯片能夠啦心芯片之間的距離，能更充分的使用到散熱器的全部性能，降低積熱帶來(lái)的影響。