多晶：从历史到对未来的猜测

MCM：多芯片布局

微电子学以大量原创，奇特而有效的工程解决方案而闻名。 其中之一是多芯片方案，几乎可以在任何地方找到一种或另一种方案-从高性能工作站到超便携式笔记本电脑，从10美元的单板计算机到IBM大型机。

这篇文章讨论了与通用处理器相关的使用历史。

我提前警告：我并不假装没有绝对的知识和学术演讲，我大多会说说自己遇到的，工作的和掌握的东西。
交通警告！ 下切了很多照片！

这是什么

MCM（多芯片模块，多芯片模块）或MCP（多芯片封装，多芯片配置）-一种工程解决方案，用于将微电路的功能拆分为一个外壳中的多个芯片。 它与模块的不同之处在于，微电路通常是“裸露”的，没有化合物，并通过晶体直接焊接到板上。 它用于提高合适芯片的产量（减小单晶的尺寸），并根据各种工艺方法和技术紧密连接晶体。

好吧，让我们开始吧？

1995年：当缓存不适合任何门时

（又名Pentium Pro）

缓存-咕unt声，尺寸和速度都很高。 从这里开始出现了两个问题：随着工作速度的增加，公共汽车的吞吐量成为瓶颈，他开始为自己加温。 我们需要以某种方式修复它。 最合乎逻辑的方法是将L2传送到处理器，在那里L1已经放牧了很长时间。 但是有一个问题，而不是一个问题：随着晶体尺寸的增加，切屑废品的百分比几乎成倍增加。 怎么办 当然，可以将高速缓存作为单独的芯片，但要更靠近主芯片。 结果，我们可以欣赏这块砖：



该解决方案很好，但包装却相当复杂。

1997年：现在重演，尽管不一样

（又名奔腾II）

当然，大号的陶瓷表壳不错，但价格昂贵。 尝试重播？ 为什么不呢。 我们的任务是使其更便宜，仅此而已。 不能将缓存转移回电路板，这是一个退后一步。 高速缓存总线的宽度也增加了...可以将所有内容与冷却功能结合到一个模块中吗？ 因此奔腾II诞生了：



您当然可以不考虑此MCM，但是由于我记得这一点，因此它将在这里。

（顺便说一句，如果没有这个永生不朽的老人，您的谦卑的仆人将不会写这篇文章-PII-400，该文章已经为我充当网关和WiFi路由器很多年了，它的许多后代都活了下来）

2005：D-表示双底

（又名奔腾D）

当计划是“一个核心，但要减少！” 他开始明显地裂开缝隙，竞争者们咯咯笑了，他们即将在一个芯片上发布双核处理器，不得不快速地做些事情。 因此出现了这种荒谬的态度，由此他们在市场上填补了一个空白，而主要力量则投向了更有希望的Core架构。 使用该解决方案的主要原因可能恰恰是缩短了开发时间-晶体的尺寸并不大，以至于将其倍增会引起问题。 好吧，这发生了：



服务器部分也有类似的至强处理器，但是我只能说很少。

2007年：为什么不呢？

（又名Core 2 Quad）

既然我们在2006年掌握了双核晶体，那为什么还要应变呢？ 我们使用经过时间考验的解决方案-将两种晶体粘在一种情况下，没有任何问题！ 没什么可谈的，图片没有太大变化：



那个时代的至强也是如此，除了六核型号-有一个大水晶。

2010年：沙粒到来之前

（aka第一代Core i3 / 5/7）

在第一代双核Core i处理器上，他们决定运行32 nm工艺，这是一件很有趣的事情-在经过时间考验的45 nm工艺上，他们制造了集成的视频内核和内存控制器，并将几个带有缓存的内核放置在单独的32 nm晶体上。 而较早的四核处理器则使用45nm工艺！ 晶体的尺寸也很有趣：



（但是，双核处理器的视频核心现在经常超过两个核心的总和）

2011年：一台推土机好，两台更好

（又名Opteron 6000）

晶体已经很大了，调整了生产技术，实际上有什么问题？ NUMA？ 但是我们已经为服务器和多路插座的服务器处理了这些处理器。 由于没有问题，我们在一个盖子下收集了两个晶体：



（是的，然后人们会很开心-处理器是一个，而NUMA节点是两个）

2013年：奶油糖果但不可食用

（又名eDRAM L4 GPU / CPU缓存）

从Haswell一代开始，配备Iris Pro / Iris Plus集成显卡的处理器（以及Skylake一代-具有常规Iris的处理器）与64 / 128MB内存芯片在同一封装中，该芯片的工作方式类似于L4高速缓存，并显着提高了集成显卡的性能。 而且芯片也不小（尽管内存总是占用很多空间）：

2017年：英特尔sh废的年份

（又名Ryzen Threadripper和EPYC）

AMD工程师玩过Infinity Fabric，玩过...然后-糟糕！ 一个盖子下的四个晶体通过IF彼此连接（在服务器端EPYC的情况下）或一对（带有两个活动晶体的Threadripper）彼此连接。 一切都很好，只有一个问题是NUMA（每个处理器多达4个节点！），但这只是不适合它的软件的问题。 这样就很好了：

2018年：数字翻倍-乐趣倍增

（又名Zen 2和Cascade Lake AP）

因此，我们了解了当前事件。 11月5日，英特尔迅速发布了48核双芯片处理器（它们甚至没有时间拍照）。11月6日，AMD在其Next Horizo​​n活动中展示了新的EPYC。 一千个单词将替换为图片：



九个晶体。 九该死！ 这个决定的原因对我来说很清楚，而且非常简单：为了增加整个芯片的产量，降低处理器的总成本并加快开发速度。 7 nm仍然是一个粗糙的过程。 英特尔已经从该耙中获得了10纳米（+-等于7纳米TSMC工艺）。 如此之多，以至于我们仍然看到10 nm处理器仅以笔记本电脑存根i3的一种模型形式存在。

中央晶体采用经过验证的14 nm工艺制成，并用作存储控制器，除PCIe 4.0以外的所有输入/输出，每个卫星晶体提供16条线，每个卫星晶体具有8个核。

一个通用的内存控制器提供了主要功能-统一访问内存（UMA）。 而且他永远不会是多余的。

投机时间

中央晶体使用Infinity Fabric连接到卫星，这反过来又提供了同时使用和单独使用组件的大量可能性。 需要16核台式机处理器吗？ 我们看到了一个带有双通道存储控制器的晶体，并在一个掩盖下连接到两个核复合体。 需要带有集成显卡的处理器吗？ 我们扔出一个核设施，而不是我们放了GPU芯片。 扩大处理器范围的成本将降低一个数量级。 减小单个晶体的尺寸会减少次品的百分比，进而对成本产生积极影响。

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