AMD präsentiert Excavator und Carrizo auf der ISSCC 2015
Schrumpfprozesse und Layout-Tricks
Die Erklärung liegt in der zweiten großen Neuerung von Carrizo, nämlich dem Einsatz von AMDs High-Density-Bibliotheken, die der GPU-Abteilung entstammen. AMD berichtete bereits 2012 davon. Mehr als 30 % Fläche wollte man bei der FPU einsparen können, wenn man die Transistoren wie bei GPUs üblich enger packt, was grob dem Vorteil eines Full-Node-Shrinks beim Herstellungsprozess entspräche. Außerdem versprach man den Einsatz in einem zukünftigen Chip. Nun haben wir die Gewissheit, dass aus dem Versprochenen Wirklichkeit wurde und sich die Flächenersparnis nicht nur auf die FPU, sondern auch auf andere CPU-Einheiten bezog:
Nicht nur der bereits demonstrierte FPU-Scheduler wird um mehr als 30 % eingeschrumpft, auch der instruction cache controller und die FPU-Rechenwerke selbst werden um jeweils 35 % kleiner. Spitzenreiter ist die Decodiereinheit, die gleich um 40 % schrumpft (nicht in obigem Bild aufgeführt). Gleichzeitig sinkt auch noch der Stromverbrauch, wie man im Verlauf der blauen Kurve des linken Diagramms sehen kann. Ab 20 W wandelt sich dieser Vorteil allerdings zum Nachteil, d.h. ein hypothetischer 200-W-FX-Prozessor könnte bei Einsatz der HD-Bibliothek nicht die gleichen Taktfrequenzen erreichen, wie sie im Moment üblich sind. Nachdem AMD sowieso dem hohen Stromverbrauch für die Zukunft eine Absage erteilt hat, fällt dieser Nachteil nicht allzu sehr ins Gewicht.
Einen Nachteil gibt es jedoch, um den man sich kümmern musste, nämlich die Hitzeentwicklung. Aufgrund des dichteren Packmaßes nähern sich auch die Recheneinheiten der größten Wärmeentwicklung an. Die Minimierung des gegenseitigen Aufheizeffekts der Module ist nun der Grund für die bereits angesprochene Versetzung der Kerne in die Die-Mitte. Immerhin 1,5 Grad Celsius können eingespart werden, was wiederum 3,2 % Leistungsspielraum gibt:
Daraus resultiert der folgende Floorplan:
Wie man sieht, sind die CPU-Kerne nun um 90 Grad gedreht und nicht mehr durch die L2-Caches voneinander getrennt, sondern durch die Speichercontroller. Dadurch steigt der Abstand zwischen Kernen an, womit die Wärmeableitung verbessert wird und der Chip folglich kühler bleibt.