Czym są chipsety procesora?

Historycznie procesory szybko zwiększały wydajność, zgodnie z nieformalnym „prawem Moore'a”. Prawo Moore'a to obserwacja, że ​​liczba tranzystorów w procesorach, a tym samym moc obliczeniowa procesorów, podwaja się mniej więcej co dwa lata.

Prawo Moore'a utrzymywało się dość konsekwentnie przez dziesięciolecia, odkąd zostało po raz pierwszy ustanowione w 1965 roku, głównie ze względu na to, że producenci procesorów stale postępowali w zakresie tego, jak małe mogą wytwarzać tranzystory. Zmniejszenie rozmiaru tranzystora procesora zwiększa wydajność, ponieważ więcej tranzystorów może zmieścić się na mniejszej przestrzeni, a mniejsze komponenty są bardziej energooszczędne.

Prawo Moore'a jest martwe

Jednak realistycznie rzecz biorąc, prawo Moore'a nigdy nie będzie trwało wiecznie, ponieważ coraz trudniej jest zmniejszać komponenty, im mniejsze stają się. Od 2010 roku, w skali 14 i 10 nanometrów, czyli 10 miliardowych części metra, producenci procesorów zaczęli wpadać na krawędź tego, co jest fizycznie możliwe. Producenci procesorów naprawdę walczyli o dalsze zmniejszanie rozmiaru procesu poniżej 10 nm, chociaż od 2020 r. dostępne są chipy 7 nm, a chipy 5 nm są na etapie projektowania.

Aby zwalczyć brak kurczenia się procesów, producenci procesorów musieli stosować inne metody dalszego zwiększania wydajności procesorów. Jedną z tych metod jest po prostu tworzenie większych procesorów.

Dawać

Jednym z problemów związanych z tworzeniem tak niezwykle złożonego procesora jest to, że wydajność procesu nie wynosi 100%. Niektóre z wyprodukowanych procesorów są po prostu wadliwe w momencie ich wykonania i trzeba je wyrzucić. Przy tworzeniu większego procesora większy obszar oznacza większą szansę na to, że każdy chip będzie miał wadę wymagającą wyrzucenia.

Procesory są produkowane w partiach, z wieloma procesorami na jednej płytce krzemowej. Na przykład, jeśli te wafle zawierają średnio 20 błędów, to około 20 procesorów na wafel będzie musiało zostać wyrzuconych. Przy małej konstrukcji procesora może być, powiedzmy, sto procesorów na jednej płytce; strata 20 nie jest świetna, ale 80% zwrotu powinno być opłacalne. Jednak przy większej konstrukcji nie można zmieścić tylu procesorów na jednym waflu, a być może tylko 50 większych procesorów pasuje do jednego wafla. Utrata 20 z tych 50 jest o wiele bardziej bolesna i znacznie mniej prawdopodobna.

Uwaga: Wartości w tym przykładzie służą wyłącznie do celów demonstracyjnych i niekoniecznie są reprezentatywne dla rzeczywistych plonów.

Chiplety

Aby rozwiązać ten problem, producenci procesorów podzielili niektóre funkcje i komponenty na jeden lub więcej oddzielnych chipów, chociaż pozostają one w tym samym ogólnym opakowaniu. Te oddzielone chipy są mniejsze niż pojedynczy monolityczny chip i są znane jako „chiplety”.

Każdy pojedynczy chiplet nie musi nawet używać tego samego węzła procesowego. Całkowicie możliwe jest posiadanie chipletów opartych na 7 nm i 14 nm w tym samym ogólnym pakiecie. Korzystanie z innego węzła procesowego może pomóc w obniżeniu kosztów, ponieważ łatwiej jest wykonać większe węzły, a uzyski są generalnie wyższe, ponieważ technologia jest mniej nowoczesna.

Wskazówka: Węzeł procesu to termin używany w odniesieniu do skali używanych tranzystorów.

Na przykład w procesorach serwerowych AMD EPYC drugiej generacji, rdzenie procesora procesora są podzielone na osiem oddzielnych chipletów, z których każdy korzysta z węzła procesora 7 nm. Oddzielny chiplet węzła 14 nm jest również używany do przetwarzania we/wy lub wejścia/wyjścia chipletów i całego pakietu procesora.

Firma Intel projektuje niektóre ze swoich przyszłych procesorów tak, aby miały dwa oddzielne układy procesorów, z których każdy działa w innym węźle procesu. Pomysł polega na tym, że starszy, większy węzeł może być używany do zadań o niższym zapotrzebowaniu na energię, podczas gdy nowsze, mniejsze rdzenie procesora węzła mogą być używane, gdy wymagana jest maksymalna wydajność. Projekt wykorzystujący dzielony węzeł przetwarzania będzie szczególnie pomocny dla firmy Intel, która ma problemy z osiągnięciem akceptowalnej wydajności dla swojego procesu 10 nm