Чи може вбивство материнських плат підвищити продуктивність ПК?

Однією з тем, до якої ми неодноразово поверталися в wfoojjaec, є складність масштабування продуктивності як в процесорах, так і в графічних процесорах. Виробники напівпровідників у всьому світі борються з цією проблемою, як і дизайнери процесорів та графічних процесорів. На сьогоднішній день не було жодних чудодійних препаратів чи простого вирішення проблеми, але компанії звернулися до широкого спектру альтернативних підходів, які допоможуть їм підвищити продуктивність напівпровідників на базовій лінії, включаючи нові види пакувальної технології. HBM, чіплети і навіть такі технології, як новий 3D-взаємозв'язок Intel, Foveros - все це частина широких галузевих зусиль для пошуку нових способів підключення мікросхем, а не фокусування виключно на зменшенні чіпів.

Зараз пара дослідників стверджує, що настав час піти на крок далі і взагалі скинути друковану плату. У статті для IEEE Spectrum, Puneet Gupta та Subramanian S. Iyer пишуть, що прийшов час замінити друковані плати на сам кремній та виготовити цілі системи на одній пластині. Якщо цей аргумент здається знайомим, це тому, що пара є двома авторами роботи, яку ми висвітлювали на початку цього року щодо достоїнств обробки вафельних масштабів для графічних процесорів, використовуючи технологію взаємозв'язку, яку вони розробили, відому як Si-IF - Silicon Interconnect Fabric.

Обробка вафельних масштабів - це ідея використовувати цілу пластину з кремнію для створення однієї величезної частини - GPU, в цьому випадку. Робота дослідницької групи показала, що сьогодні це потенційно життєздатний підхід щодо виходу, продуктивності та енергоспоживання, з кращими результатами, ніж можна було б очікувати від створення еквівалентної кількості окремих графічних процесорів із застосуванням звичайних технологій виготовлення. У статті пара відзначає чимало проблем, пов'язаних із утриманням материнських плат в першу чергу, починаючи з необхідності монтажу фактичного фізичного чіпа в пакет на 20 разів більше, ніж процесор. Зрештою, форма процесора зазвичай набагато менша, ніж фізична підкладка, на яку він встановлений.

Автори стверджують, що використання фізичних пакетів для мікросхем (як це робимо, коли ми встановлюємо їх на друковану плату) збільшує відстань сигналів від мікросхеми до мікросхеми в 10 разів, створюючи вузьку швидкість мамонта та вузьку пам’ять. Це є частиною проблеми з так званою «стінкою пам’яті» - тактова частота оперативної пам’яті збільшується набагато повільніше, ніж продуктивність процесора, частково через необхідність підключення пам’яті на деякій фізичній відстані від пакета процесора. Це також є частиною того, чому HBM здатний забезпечити таку величезну пропускну здатність пам’яті - переміщення пам’яті ближче до процесора дозволяє набагато ширші сигнальні шляхи. Упаковані чіпси також складніше зберігати. Чому ми робимо все це? Тому що цього вимагають друковані плати.

Але, на думку двох дослідників, кремнійорганізатори та подібні технології є принципово неправильними шляхами. Натомість вони пропонують склеювати процесори, пам'ять, аналог, RF та всі інші чіплети безпосередньо на вафлі. Замість куполів припою, мікросхеми використовували б мідні стовпи в мікрометровій шкалі, розміщені безпосередньо на кремнієвій підкладці. Порти вводу / виводу мікросхеми будуть безпосередньо прикріплені до підкладки з термічним стисненням у зв’язку мідь-мідь. Нагрівачі можуть бути розміщені по обидва боки Si-IF для швидшого охолодження продуктів, а кремній є кращим провідником тепла, ніж PCB.

Сучасна складність поточного масштабування робить свій власний аргумент для дослідження таких ідей. Стара мантра Мара / Деннард про масштабування «менших, швидших, дешевших» вже не працює. Цілком можливо, що заміна друкованих плат на кращу підкладку могла б забезпечити значно кращі масштабування продуктивності, принаймні для певних сценаріїв. Системи вафельних масштабів були б надто дорогими для встановлення в будь-якому будинку, але вони могли б живити сервери майбутнього. Такі компанії, як Microsoft, Amazon та Google ставлять мільярди на ідею, що наступна хвиля високоефективних обчислень буде керована хмарою, а гігантські комп’ютери на основі вафель можуть знайти щасливий дім у промислових базах даних. На основі результатів тестування GPU, про які ми розповідали на початку цього року, в ідеї, мабуть, є заслуга. На графіку, наведеному вище, з паперу GPU, відображаються затримка, пропускна здатність та енергетичні потреби для інтеграції вафельних шкал порівняно зі звичайними методами.

Продуктивність - не єдиний привід, який існує у ПК

Також важливо визнати, що екосистема ПК не існує просто для підвищення продуктивності. Комп'ютери розроблені таким чином, щоб вони були гнучкими та модульними, щоб полегшити використання у величезній кількості обставин. У мене є старша машина на базі X79 з обмеженою кількістю портів USB 3.0. Роки тому я вирішив доповнити цей мізерний номер чотирипортовою USB 3.0-карткою. Якщо мій GPU потребує оновлення, я його модернізую - я не купую абсолютно нову систему. Якщо моя материнська плата виходить з ладу, я теоретично можу перейти на іншу плату. Збій оперативної пам’яті означає викидання палиці DDR3 та скидання нового, а не оптову заміну деталі. Ця гнучкість підходу є частиною причини, чому ПК зменшився у вартості і чому платформу можна використовувати в першу чергу для багатьох завдань.

Автори виконують похвальну роботу з викладення як сильних, так і недолікових аспектів прийняття рішення Si-IF для виготовлення напівпровідників і статті, хоча довго, абсолютно варто прочитати. Вони зазначають, що компаніям потрібно буде розробити резервні системи на рівні пластин, щоб гарантувати, що будь-які збої in situ були зведені до мінімуму. Але на даний момент вся промисловість напівпровідників більш-менш вирівняна в протилежному напрямку від такої ідеї. Наприклад, можливо, можливо придбати систему з процесорами AMD та графічними процесорами Nvidia, але це залежатиме від безпрецедентного співробітництва між ливарним клієнтом (TSMC, Samsung або GlobalFoundries) та двома різними клієнтами.

Я підозрюю, що ми могли побачити компанії, що розглядають подібний тип нарощування в довгостроковій перспективі, але я б не сподівався, що коли-небудь замінить більш звичайну екосистему ПК. Переваги оновлення та гнучкості величезні, як і економія масштабу, який ці можливості колективно створюють. Але великі постачальники центрів обробки даних можуть вибрати такий підхід довгостроково, якщо він дасть результати. Закон Мура сам не збирається дати відповіді, які шукають компанії. Позбавлення материнських плат - це радикальна ідея - але якщо це спрацює і коли-небудь це можна зробити доступно, хтось, мабуть, зробить це.

Читати далі

Ціни на графічні процесори та материнські плати підскочать завдяки американсько-китайській торговій в

Ціни на графічні процесори від Asus та інших виробників рухаються вгору, тепер, коли закінчуються тарифні пільги.

AMD виводить на ринок 8-канальні материнські плати Threadripper Pro, 8-канальні

AMD виводить свою 8-канальну сімейство Threadripper Pro на роздрібний канал, попередньо обмеживши її лише виробниками.

AMD досліджує проблеми з USB на материнських платах серії 500

AMD вивчає звіти про проблеми з відключенням USB на материнських платах X570 і B550, особливо з підтримкою PCIe 4.0. Якщо у вас виникли проблеми, ми хотіли б почути вас.

Нова материнська плата для видобутку Chia включає 32 портів SATA

Потрібна материнська плата з 32 портами SATA для видобутку криптоценту? Onda має саму річ.