硬科技:讓AMD產品時程準確到位的Infinity Fabric

2018.10.31 08:00AM
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代號Raven Ridge,AMD新款行動處理器在效能、耗電取得更精準平衡

  • 2016年第二季,AMD按照時程表、順利公開展示「Zen」微架構處理器的樣品。
  • 2017年第一季,代號「Summit Ridge」的桌上型處理器Ryzen上市。
  • 2017年第二季,作為Opteron的繼承者,代號「Naples」的初代EPYC讓AMD發動夏季大攻勢,重回久違的伺服器市場。在繪圖市場,搭載第五世代GCN的「Vega」也準時登場。
  • 2017年第三季,Ryzen Threadripper讓AMD有本錢足以單挑Intel的「賽豬公」等級桌機處理器。
  • 2017年第四季,結合Zen微架構與最新繪圖核心Vega的行動式APU「Raven Ridge」,AMD反攻筆電市場。
  • 2018年第一季,「Raven Ridge」APU的桌上版接連登場,讓AMD處理器的銷售量創下新高,在部份市場足以跟Intel打成五五波,甚至稍微領先。
  • 2018年第二季,EPYC和Ryzen逐步從14nm製程的Zen微幅升級到12nm製程的Zen+,表定年內在台積電試產7nm製程的Zen2樣品,預計2019年發表導入新核心的產品線。AMD上一次在帳面上對Intel享有製程優勢,已經是1998年的往事,距今已二十年。

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參考文章:硬科技:當AMD Vega繪圖核心與Intel的處理器送作堆

「Raven Ridge」APU的問世,更是AMD近一年來最重大的成就,推出時程到位,市場定位準確,還創造了在IEEE HotChips 30,同樣的Vega繪圖核心,同時出現在Intel AMD簡報的世界奇觀:「三餡水餃 (Kaby Lake + Vega24 + HBM」的前者仰仗EMIB和DPTF,單一晶粒的後者則基於Infinity Fabric。

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背後支撐著AMD穩定的產品研發時程,除了Zen和Vega微架構,由HyperTransport而擴充而來的「Infinity Fabric」互連架構,更是功不可沒。在過去,AMD總為了不同的專案,研發不同的特殊匯流排,如APU內用來連接CPU和GPU的「Orion」、GPU和記憶體控制器之間的「Garlic」,或Xbox One的「Chive」等等,消耗大量人力物力。

Infinity Fabric定義了AMD內部SoC IP區塊的通用控制方式,由內到外,讓AMD可以更快在單一晶粒上「融合」不同的IP (如 Ryzen APU和Vega),亦可便於「黏合」不同的晶粒 (像EPYC) 和打造多插座處理器環境,縮短產品開發時程,並節約研發經費。尤其AMD的營運從2011年開始走下坡,研發預算無法像過去一樣的充裕,提昇開發效率實乃勢在必行。放眼未來,AMD還可能會繼續承包PlayStation4和Xbox One後繼機種的SoC,Infinity Fabric對AMD的重要性,不言可喻。

網路上常見有人戲稱Infinity Fabric等同於Intel EMIB的「高級膠水技術」,但事實並非如此,這兩者完全處於截然不同的層次,Infinity Fabric是匯流排介面,EMIB是2.5D封裝,不能直接類比。此外,Infinity Fabric是專屬於AMD的私有技術,不是開放規格,如外人想用,必須掏錢跟AMD談授權。

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Infinity Fabric分為2部分,一個是Infinity Scalable Data Fabric (SDF),負責資料的傳輸;而另一個部分是Infinity Scalable Control Fabric (SCF),負責傳輸控制命令。打個比方,SCF則是晶片的「神經」,而SDF等於是晶片的「血管」。

「神經」SCF 負責傳輸電源管理、時脈供給、自我測試、系統初始化等控制訊號。如果沒有Infinity Fabric,AMD難以在八核心的Ryzen內塞入多達2700個感測器 (包含電源、熱量、關鍵路徑),而這些龐大的感測器,剛好就是備受好評的精密電源管理及精細時脈調控之技術基礎。

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由「血管」SDF (Scalable Data Fabric) 所包辦的傳輸協定、記憶體一致性和快取一致性,均基於修改HyperTransport而來,可針對不同的處理器修訂。至於對多核心、多處理器環境的效能有著舉足輕重影響的快取一致性協定 (Cache Coherence Protocol),從AMD K8時代到推土機家族,一直沒有改善,這次總算隨著Infinity Fabric一併升級了,從MOESI變成MDOEFSI,以後要畫運作流程圖就更複雜了。

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在筆者印象所及,AMD的執行力可以如鐘錶般一樣準確,在此之前,恐怕只也有K8到K10這段最輝煌的歲月 (2003年到2009年) 差可比擬,接著就是歹戲拖棚的「走音工地秀」,以及因為時程一再延宕、產品定位不明的第一代APU「Llano」,庫存損失高達一億美元,股價大跌74%,還吃上投資人以「證券詐欺」為由提告的官司,為此賠償了2950萬美元。歷經多年煎熬,AMD終於走出了困境,開始重返農藥... 重返榮耀。

就算對「簡報王」AMD依舊存有負面印象的科科,也不得不承認,在2014年10月現任執行長Lisa Su走馬上任後的AMD,將眾多天馬行空、不切實際的計畫,如Arm指令集的K12和融合x86與Arm的「SkyBridge」等等,通通束之高閣,縮短戰線,穩紮穩打,集中資源專注於Zen微架構和Infinity Fabric的研發,的確讓AMD重新站穩陣腳,重回跟Intel對陣的擂台。

目前反倒是Intel開始青黃不接,連10nm製程的大規模量產都要推遲到2019年,AMD是否有機會再重現當年K8的奇蹟?值得科科們拭目以待,只是也不需要太過期待就是了。

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