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

來源：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封裝專利，可能是英特爾未來圖形加速器設(shè)計的基石，該專利描述了如何利用多芯片模塊(MCM：Multi-Chip Module) 方法，實現(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)計指向工作負(fù)載的層次結(jié)構(gòu)，將MCM構(gòu)造成一個整體的方法，主圖形處理器協(xié)調(diào)整個工作負(fù)載。

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

根據(jù)英特爾專利的描述，把多個圖形繪制指令傳送到“多個”圖形處理器。第一圖形處理器實質(zhì)上運行整個場景的初始繪制通道，創(chuàng)建可見性和障礙數(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相對應(yīng)的場景，顯示每個tile中的圖元或顯示沒有要渲染。

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

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

理想情況下，渲染的過程每秒會發(fā)生60、120甚至500次。英特爾對多芯片性能擴(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模式下的性能報告，說明經(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)計的芯片。

不過，英特爾在專利中對架構(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)”以及用于移動的片上系統(tǒng)設(shè)計 (SoC)，這項技術(shù)能夠接受來自RISC-V、CISC或VLIW命令的指令。

從英特爾的專利描述可以看到，英特爾希望在MCM設(shè)計的GPU實現(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MCM封裝的方法，讓多個圖形單元能夠在“第一圖形處理器”的協(xié)同下，在多個不同的專用芯片或圖形單元上進(jìn)行計算、渲染，再通過第一圖形處理器“組合”成最終畫面。

編輯點評：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)體廠商重視。

當(dāng)下應(yīng)用最成功的莫過于AMD的銳龍、線程撕裂者等處理器產(chǎn)品，AMD通過Chiplet的芯片設(shè)計，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，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)除了帶來更好的成本控制和更高的靈活性外，它同時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度集中，散熱器與芯片之間的熱傳遞效率因為熱源過度集中，無法快速將熱量導(dǎo)出造成的。