AMD revoluciona el concepto de GPU, ¿serán así las RX 7000 con RDNA 3?

GPUs AMD: Continuamente se publican patentes que nos dan una pista de como serás las tecnologías del futuro, no solo nos describen productos sino la forma en cómo funcionan y que problemas buscan solucionar. Pues bien, en los últimos días ha aparecido publicada una patente de AMD que nos describe como serán sus GPUs basadas en chiplets en cuanto a arquitectura.

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Que las futuras GPUs del futuro estarán compuestas por varios chips, chiplets, funcionando de manera conjunta como si fuesen uno solo no es un secreto para nadie, pero por el momento fuera de rumores entre bastidores, afirmaciones entre líneas y anuncios de productos tan a futuro que son caso vaporware nos falta algo con cara y ojos que nos permita hacernos una idea como sería una GPU basada en chiplets.

¿Qué sentido tiene para AMD realizar GPUs basadas en chiplets?

AMD Chiplet Patente

Los chiplets no son una novedad, al menos en AMD, donde ya hemos visto este planteamiento en algunos modelos de sus arquitecturas AMD Ryzen, pero no es algo que hayamos visto en las GPUs y aún hay varios handicaps que a nivel de rendimiento y arquitectura aún se tienen que superar. especialmente relacionados con la interconexión entre los diferentes elementos.

Las GPUs son procesadores cuyo rendimiento depende del ancho de banda más que de la latencia, en eso son inversas a las CPUs, pero la forma para conseguir anchos de banda en los últimos años ha sido el de ir subiendo la frecuencia de la memoria aprovechando los diferentes nodos de fabricación, pero se ha llegado a un punto en que se ha de tirar de trucos como el PAM-4 de la GDDR6X para no tener que aumentar el consumo, ya que el voltaje y la frecuencia están relacionados.

La solución más lógica que les queda es hacer que los chips de memoria GDDR del futuro ya no sean de 32 bits de ancho de banda en total, sino de 64 bits, pero dado que la interfaz con la memoria está en la periferia eso ampliaría el perímetro de la GPU, lo que hace que tenga sentido que para evitar tener una GPU mastodóntica que sería imposible fabricarla de una pieza, pues hacerla en chiplets.

¿Qué nos dice patente de AMD sobre sus GPUs basadas en chiplets?

AMD GPU Chiplets
AMD GPU Chiplets

Para empezar la patente de AMD sorprende por el hecho que si nos fijamos bien en lo que es cada uno de los GPU Chiplets no son Shader Engines o partes de una GPU, sino que son GPUs completas, pero es aquí donde entra uno de los elementos interesantes de la patente, ya que la mayoría del software está pensado para utilizar una sola GPU.

¿Cuál ha sido la solución de AMD? Muy simple, solo el primer GPU Chiplet tiene conectividad con la CPU, mientras que los otros GPU chiplets están subordinados al primero, aprovechando un nuevo tipo de interconexión del tipo TSV que es por donde los diferentes chiplets se comunican entre sí.

Pensad en ello como una especie de Crossfire a varias bandas, pero sin la necesidad de que se tuviese que gestionar las diferentes GPUs desde el software, ya que los diferentes programas verían el conjunto de GPUs como una sola en vez de varias.

La interconexión HBX y su relación con el X3D y TSMC

X3D Roadmap
AMD GPU HBX Patente

La parte más importante de la patente son las interconexiones HBX, las cuales son las que comunican los diferentes chiplets GPU, dicha interconexión se encuentra en el interposer, en la parte central y se trata de una tecnología que AMD ya menciono con otro nombre, un tipo de conexión que viene a reemplazar por completo al actual Infinity Fabric, estoy hablando de lo que AMD llamo hace unos meses como X3D.

El HBX no solo comunica las diferentes GPUs entre sí para lo que es la distribución de las listas de pantalla sino también la cache L3, esta cache que aparece en la patente no sería la Infinity Cache de RDNA 2, ya que hace el papel de cache de último nivel para la GPU cosa que no puede hacer una Victim Cache, la cual es importante para que todos los chiplets GPU tengan una visión coherente de la memoria.

Para terminar, desconocemos cual será el planteamiento de NVIDIA en cuanto a las GPUs basas en chiplets, con Hopper y aclarar que el planteamiento de Intel con sus Intel Xe es diferente al de AMD, ya que el de los Intel Xe-HP no está pensado para funcionar como una sola GPU desde la perspectiva del software.

Fuente > Patente de AMD

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