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AMD祭出殺手锏 首個百億億級GPU

lPCU_elecfans ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:周凱揚 ? 2021-11-13 09:05 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/周凱揚)在不久前結(jié)束的 “加速數(shù)據(jù)中心”發(fā)布會上,AMD正式公開了下一代服務(wù)器CPU Milan-X和GPU加速卡Instinct MI200。這兩大產(chǎn)品系列不僅面向數(shù)據(jù)中心,也將面向一系列HPC和超算應(yīng)用,把通用計算和AI性能推向極致。Instinct MI200作為GPU加速卡,更是成為超級計算機百億億級(Exascale)的算力的基本構(gòu)成單元。

在市場合作上,AMD更是開始了新一輪的攻城略地,前不久剛和騰訊聯(lián)合發(fā)布了星星海服務(wù)器產(chǎn)品后,如今Azure等一眾公有云廠商也開始部署基于Milan-X的服務(wù)器,甚至將剛改名為Meta的Facebook也被拉攏至AMD陣營,宣布將在其數(shù)據(jù)中心部署AMD的服務(wù)器產(chǎn)品。

Milan-X:6nm的大緩存怪獸

繼上一代Milan處理器推出后不到一年,AMD就發(fā)布了該芯片的6nm改進版Milan-X。今年上半年通過融合Chiplet和Die堆疊兩大技術(shù),在Ryzen桌面處理器上做了3D Chiplet架構(gòu)的演示。如今第三代Epyc處理器Milan-X,將成為首個使用該技術(shù)的服務(wù)器產(chǎn)品。通過在Chiplet上堆疊緩存,Milan-X的L3緩存是Milan的三倍,達到了可怕的768MB。

英特爾一樣,AMD在正式發(fā)售前并沒有公布Milan-X的具體性能細(xì)節(jié),而是通過合作伙伴的測試來展示了Milan-X在EDA和公有云應(yīng)用中表現(xiàn)。在新思的VCS功能驗證中,Milan-X在1小時內(nèi)完成了40.6項任務(wù),而同樣核心數(shù)的Milan僅完成了24.4項。微軟在基于Milan-X的Azure服務(wù)器中進行了早期測試,無論是在航天模擬,還是在汽車碰撞測試建模中,Milan-X都做到了50%以上的性能提升。

除此之外,AMD CEO蘇資豐博士還透露了下一代5nm Epyc處理器Genoa的情報。基于Zen 4架構(gòu)的Genoa將具備2倍的晶體管密度和2倍的能效,性能可以達到上一代的1.25倍以上。Genoa最高支持96個Zen 4核心,同時也將加入一系列新標(biāo)準(zhǔn)的支持,比如DDR5、PCIe 5.0和CXL。AMD還將推出基于5nm的Zen 4C核心的處理器Bergamo,專門針對要求多核多線程的云原生計算,最高核心數(shù)將達到128核,晚于Genoa發(fā)布。

Genoa計劃在2022年量產(chǎn)和發(fā)布,屆時很可能就是英特爾的Sapphire Rapids和AMD的Genoa在通用計算領(lǐng)域爭雄了。

Instinct MI200:GPU終于迎來MCM時代了?

除了Milan-X之外,發(fā)布會的最大亮點其實是全球首個MCM GPU,Instinct MI200。同樣基于臺積電的6nm工藝,Instinct MI200系列單芯片的晶體管數(shù)目達到580億,最高集成了220個計算單元。作為首個采用AMD CDNA2架構(gòu)的服務(wù)器GPU,Instinct MI200的目標(biāo)很明確,那就是將計算能力推向ExaScale級。

在CDN2架構(gòu)和第二代HPC&AI專用矩陣核心的支持下,Instinct MI200實現(xiàn)了遠(yuǎn)超競品的性能表現(xiàn)。數(shù)據(jù)對比環(huán)節(jié),AMD選擇拿Nvidia目前最強的A100加速卡開刀。MI250X的FP64向量計算能力達到47.9TF,F(xiàn)P64矩陣計算能力達到95.7TF,均為A100的4.9倍。而在AI領(lǐng)域常用的FP16和BF16矩陣計算中,MI250X的算力也達到了383TF,是A100的1.2倍。即便兩者都用上了HBM2E,MI200的內(nèi)存帶寬也達到了3.2TB/s,遠(yuǎn)超A100的2TB/s。不過MI250X的功耗確實要高出不少,峰值狀態(tài)下的功耗可以達到560W,而A100的峰值功耗為300W。

與英特爾這種IDM廠商不同,AMD在封裝上基本吃透了與臺積電合作帶來的技術(shù)紅利,尤其是臺積電的3D Fabric封裝技術(shù)集合,而Instinct MI200則是這些技術(shù)的集大成之作。作為首個采用多Die設(shè)計的GPU,Instinct MI200選用了兩個SoC+8個HBM2E的方案,AMD在發(fā)布會上宣稱這一設(shè)計的實現(xiàn)要歸功于2.5D的Elevated Fanout Bridge(EFB)架構(gòu)。

從圖解上來看,AMD的EFB與臺積電的InFO-L 2.5D封裝技術(shù)可以說是從一個模子里刻出來的。在專門用于HBM集成的方案,目前可以做到這種規(guī)模的異構(gòu)似乎也只有臺積電的InFO-L和CoWoS-L,利用LSI(本地硅互聯(lián))芯片,為SoC到SoC與SoC到HBM提供高布線密度的互聯(lián)。

其實英特爾也有類似的2.5D封裝方案EMIB,只不過該方案是在基板內(nèi)放入一個硅橋die。而反觀AMD的EFB和臺積電的LSI方案則是將其至于基板的模具中,模具內(nèi)分布著一系列銅柱。相較之下,EMIB雖然可以做到更低的寄生電感,卻也對于基板的加工提出了很高的要求,這也是為何只有英特爾這個基板大廠才使用EMIB的原因之一。不過隨著IDM 2..0模式的展開,英特爾也將公開提供自己的制程、IP和封裝技術(shù),未來也許會有其他廠商的芯片開始用上EMIB。但目前來看,雖然增加了高度控制的挑戰(zhàn),但為了使用標(biāo)準(zhǔn)的基板降低成本,EFB和LSI明顯是最優(yōu)解。

在外觀尺寸上,AMD選擇了OAM和PCIe兩種形式。OAM為開放計算項目(OCP)定下的通用加速器模組標(biāo)準(zhǔn),對于想要規(guī)模化部署GPU或其他加速器來說,OAM可以提供更大的帶寬。作為Facebook和微軟共同推行的公開標(biāo)準(zhǔn),OAM已經(jīng)在服務(wù)器領(lǐng)域有了不小的規(guī)模,不僅是英特爾、AMD和英偉達這些半導(dǎo)體廠商,浪潮、聯(lián)想、百度和阿里巴巴等其他服務(wù)器與公有云廠商也開始支持這一標(biāo)準(zhǔn)。

目前OAM的MI250和MI250X已經(jīng)進入可交付階段,從今年第三季度起,AMD就已經(jīng)在為美國能源部的橡樹嶺國家實驗室持續(xù)交付MI250X GPU了,用于組成美國首個ExaScale級別的超級計算機Frontier。除了OAM模組外,AMD也將在不久提供PCIe版本的MI210,用于非密集運算的場景。

結(jié)語

隨著英特爾、三星和臺積電在2.5D/3D封裝技術(shù)上的逐漸成熟,服務(wù)器芯片將成為受益最大的產(chǎn)品,未來2+8甚至3+8的MCM GPU可能更加常見。英偉達、AMD與英特爾三家在服務(wù)器/數(shù)據(jù)中心市場上的動向,也側(cè)面體現(xiàn)了IDM與Fabless廠商之間在技術(shù)選擇上的差異。英特爾如果不能盡快在制程和封裝上超越臺積電這樣的晶圓代工廠,在服務(wù)器市場的優(yōu)勢可能會越來越小。

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