GPU三巨头开启竞争新时代近日

近日，在AMD第二季度财报中，该公司确认了其具有第二代 CDNA 架构的下一代 Instinct MI200加速器的初始出货量。据悉， MI200配置了Aldebaran GPU ，这是一个双芯片处理器，采用了MCM封装。该GPU开始出货，标志着AMD成为第一家向客户交付采用MCM技术的GPU公司，领先于竞争对手英特尔和英伟达（NVIDIA）。
何为MCM？
【GPU三巨头开启竞争新时代】MCM是由同一器件中的多个Die（两个或更多）组成的电子封装系统。它安装在基板上，衬底上的管芯由导线连接。
与传统架构（如用于GPU的SLI和CrossFire）相比， MCM可提供更高的性能，并减小组件的尺寸。通过MCM封装系统，器件或模块可以克服重量和尺寸限制，并提供超过30%的效率。
MCM的优点可以概括如下：更高的可靠性；更灵活地集成不同的半导体技术；通过减少阵列之间互连的长度来提高性能；尺寸更小；产品可快速上市；降低了复杂性并简化了设计。
通常， MCM模块有3种类型，具体取决于基板技术：MCM层压 ( MCM-L )、沉积 ( MCM-D ) 和陶瓷 ( MCM-C ) 。
以前， MCM主要用于CPU ，最近逐步进入GPU领域。
MCM用于GPU的优势和挑战
MCM GPU与传统带有多个GPU的显卡之间的最大区别在于，前者是一个单独的封装，后者是一个PCB板卡，前者的板载桥接器取代了两个独立显卡之间的Crossfire或SLI桥接器。
传统的SLI 和 CrossFire需要 PCIe 总线来交换数据、纹理、同步等。由于GPU之间的渲染时间会产生同步问题，因此在许多情况下，传统的双GPU显卡，即单个PCB上的两个芯片由它互连，每个芯片都有自己的VRAM 。SLI或CrossFire的能耗很大，冷却也是一个挑战，这些在很长一段时间内都困扰着工程师。
MCM GPU就是为了解决以上问题而出现的。不过， MCM GPU并不完美，它同样面对着诸多技术挑战和难题。
在进行MCM GPU设计之前，需要解决封装和互连方面的软件问题，因为两个或更多GPU ，无论多么紧密地连接在一起，要想在一起协同工作，并不是一件容易的事。MCM作为能够用于并行处理的组件，其GPU之间使用不同的内存访问，设计的复杂性会成倍增加。这需要开发人员在软件方面进行大量“修补” 。在消费级的PC应用方面，很少有游戏玩家实际运行多GPU设置，因为其回报很少，因此没有人愿意做这么多的软件工作。不过，如果应用于数据中心和云计算，情况就不同了，这样的高性能计算应用对GPU提出了更高的要求。虽然多芯片GPU系统还是新生事物，许多图形工作负载不能很好地扩展（有些甚至根本不能扩展），但每台服务器有多个GPU ，由于具有超级计算和数据中心的并行化性质，这就可以很好地扩展工作量。
而如果能解决MCM GPU的瓶颈问题，回报将是诱人的。这也正是MCM GPU首先出现在数据中心应用领域的主要原因，今后，随着技术的不断成熟，以及PC应用性能的提升，其在消费电子领域的应用也将会出现。
三强争霸
在企业界，最早应用MCM技术的是IBM ，那是在上世纪70年代和80年代之间，主要用于该公司的POWER架构CPU 。而将MCM发扬光大的是英特尔，自然也是用于CPU 。2013年，该公司的22nm制程处理器Haswell就用到了该技术。2014年， 14nm制程的Broadwell 架构问世，这是一个SoC平台，它使用了“堆叠”基板架构，也就是MCM ，将多个阵列垂直堆叠在了一起。
最近几年，英特尔开始研发独立的GPU ，也就是其Xe架构产品，为了顺应技术发展和应用需求，该公司开始将MCM应用于其最新的GPU产品，据悉是基于Xe HPC架构的Ponte Vecchio加速器，但具体问世时间还未确定。