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.