AMD má 65 nm procesory – co bude dál?
8.1.2007, Lukáš Petříček, článek
AMD 5. prosince uvedlo na trh procesory vyrobené za pomocí 65 nm výrobní technologie. V dnešním článku se podíváme, co tyto nové procesory přináší a co pro nás AMD dále připravuje. Zmíníme se například o K8L a o projektu AMD Fusion.
Kapitoly článku:
- AMD má 65 nm procesory – co bude dál?
- Střípky o K8L
- AMD "Fusion"
AMD a 65 nm
Procesory s jádrem Brisbane jsou tak zvaným "die-shrinkem" procesoru vyráběným s 90 nm výrobní technologií pro socket AM2 s kódovým označením Windsor. Ačkoliv je tu přece jen několik menších novinek a změn, nejedná se zatím o architekturu K8L, ale pouze o další revizi procesoru - jádro Brisbane je již vyráběno pomocí 65 nm výrobní technologie a tyto procesory doznaly několika změn na úrovni řadiče paměti a podporou "půlkových" násobičů.
Co je však zdaleka nejdůležitější pro AMD, přechod na 65 nm pro AMD znamená zmenšení jádra procesoru. Dvoujádro Windsor s 512 i 1024 KB L2 cache pro socket AM2 s podporou virtualizace a DDR2 pamětí narostlo pro 90 nm výrobní technologii již do neúnosných rozměrů. S rostoucí oblibou dvoujader je tento fakt samozřejmě čím dál více nepříjemný. Velikost 183, respektive 230 mm^2, je v současné situaci, kdy Intel a AMD vedou vyčerpávající cenovou válku, již dále nepřijatelná (na wafer se vejde méně procesorů a roste tak jejich cena). Ze stejného důvodu AMD ostatně vyřadilo 2 MB cache variantu dvoujádrových Athlonů .
Jeden z prvních kousků procesorů s jádrem “Brisbane”
S uvedením 65 nm výrobní technologie u AMD sice došlo k výraznému zmenšení jádra, na druhou stranu zmenšení je podle zatím dostupných údajů o dost menší, než se předpokládalo. Z 183 mm^2 u jádra Windsor se jádro Brisbane dostalo na 126 mm^2. Možné je ne zcela dokonalé zvládnutí 65 nm výrobního procesu nebo řada jiných důvodů. Ostatně, není náhoda, že pro 45 nm výrobní technologii se již připravuje použití imerzní litografie. Do zveřejnění snímku jádra každopádně “netypické” zmenšení otvírá cestu řadě spekulací...
Problém nejsou samozřejmě jen samotné tranzistory, ale zejména také mezispoje (které tvoří velkou část čipu a jsou "všude"). S velikostí jádra, a kolik se jich vejde na wafer, samozřejmě úzce souvisí s cena procesorů. Neznáme sice výtěžnost ani dodatečné náklady pro přechod 65 nm, ale výhody jsou zřejmé. Menší a chladnější jádro s nižší spotřebou a vyšší efektivitou, a do budoucna další možný růst frekvencí. Výhodou jsou v současnosti i "půlkové" násobiče, díky kterým je nabídka procesorů mnohem flexibilnější (bez dodatečných nákladů v podobě vštší L2 cache).
AMD Athlon 64 X2 4400+ (Brisbane) vyrobený 65 nm technologií
Mírným nedostatkem nových procesorů je ovšem zatím také právě v L2 cache. Výrazněji zde totiž narostly latence (rozdíly jsou 12 vs 20 cyklů!). Prohlášení AMD zatím směřují k tomu, že se jedná o přípravu i na větší L2 cache - zároveň ale AMD dodává, že to nemá být interpretováno jako ohlášení čipů s větší cache (než jsou v součastnosti v nabídce, 2x 1 MB L2 cache v případě dvoujader). Jestli a kdy k tomu případně dojde, není zatím vůbec jasné. Možností také je, že cache je prostě pomalejší z toho důvodu, aby bylo možné snáze škálovat nové jádro na vyšší frekvence a s vyšší výtěžností.
Výkon není vždy na prvním místě. Naopak, vzhledem k tomu, že na Core architekturu AMD zatím výkonnostně nedosahuje, je možné, že optimalizace jsou zatím zejména ve jménu nižší spotřeby. Ta je například u Athlonu 64 X2 5000+ vyrobeného pomocí 65 nm bez zátěže nižší přibližně o 5 wattů a až o 15 wattů nižší v zátěži - i přes vyšší napájecí napětí! Tady je zřejmě vhodné připomenout, že se jedná o první "várku" čipů. Pro srovnání, die-shrink při přechodu ze 130 nm přinesl také nižší spotřebu, ale ta výrazněji dále klesla s odladěním 90 nm výrobní technologie. Dvoujádro s 35 watty spotřeby tak dnes není problém a 65 nm přinese i v tomto ohledu další zlepšení.
Snímek waferu s jádry “Sparta” z Technology Analyst Day
Přiznejme si to, mnozí jistě čekali více. Situace na trhu s procesory je v současné době nicméně taková, že nejen výkon dělá dobrý procesor. Spotřeba je u AMD64 a Core architektury konečně porovnatelná, ale na druhou stranu, Core 2 Duo je zatím tím nejvýkonnějším řešením...
Co bude dál?
Současná revize G v případě 65 nm výrobního procesu je ale jen krůčkem k tomu hlavnímu, co přijde příští rok - výraznější zásahy a úpravy architektury AMD64. Poprvé od jejího uvedení (ačkoliv menší změny a errata provází prakticky každou revizi). Díky řadě vylepšení na úrovni jádra a hierarchie cache, stejně tak z důvodu dalšího zvýšení počtu jader, se jedná o změny netrpělivě očekávané.
Krokem kupředu je i modulární design jader - návrh částí procesoru jako nezávislých a skládatelných komponent. Vývoj procesoru tak bude rychlejší a menší úpravy v jádru, respektive v jeho částech, budou snažší a častější. Nebude tak problém poskládat jádro přesně "na míru" segmentu trhu a dle konkrétních požadavků. Procesory budou mít aktivní až 4 linky 16 bitové Hyper Transport sběrnice verze 3 (na frekvenci až 2.6 Ghz, rekonfigurovatelné na 8 linek s šířkou 8 bitů), přímo bude umět cache několika úrovní (včetně nové L3 cache, která je sdílená pro všechny jádra). Vylepšení se bude týkat samozřejmě celého jádra.
Procesory s jádrem Brisbane jsou tak zvaným "die-shrinkem" procesoru vyráběným s 90 nm výrobní technologií pro socket AM2 s kódovým označením Windsor. Ačkoliv je tu přece jen několik menších novinek a změn, nejedná se zatím o architekturu K8L, ale pouze o další revizi procesoru - jádro Brisbane je již vyráběno pomocí 65 nm výrobní technologie a tyto procesory doznaly několika změn na úrovni řadiče paměti a podporou "půlkových" násobičů.
Co je však zdaleka nejdůležitější pro AMD, přechod na 65 nm pro AMD znamená zmenšení jádra procesoru. Dvoujádro Windsor s 512 i 1024 KB L2 cache pro socket AM2 s podporou virtualizace a DDR2 pamětí narostlo pro 90 nm výrobní technologii již do neúnosných rozměrů. S rostoucí oblibou dvoujader je tento fakt samozřejmě čím dál více nepříjemný. Velikost 183, respektive 230 mm^2, je v současné situaci, kdy Intel a AMD vedou vyčerpávající cenovou válku, již dále nepřijatelná (na wafer se vejde méně procesorů a roste tak jejich cena). Ze stejného důvodu AMD ostatně vyřadilo 2 MB cache variantu dvoujádrových Athlonů .
Jeden z prvních kousků procesorů s jádrem “Brisbane”
S uvedením 65 nm výrobní technologie u AMD sice došlo k výraznému zmenšení jádra, na druhou stranu zmenšení je podle zatím dostupných údajů o dost menší, než se předpokládalo. Z 183 mm^2 u jádra Windsor se jádro Brisbane dostalo na 126 mm^2. Možné je ne zcela dokonalé zvládnutí 65 nm výrobního procesu nebo řada jiných důvodů. Ostatně, není náhoda, že pro 45 nm výrobní technologii se již připravuje použití imerzní litografie. Do zveřejnění snímku jádra každopádně “netypické” zmenšení otvírá cestu řadě spekulací...
Problém nejsou samozřejmě jen samotné tranzistory, ale zejména také mezispoje (které tvoří velkou část čipu a jsou "všude"). S velikostí jádra, a kolik se jich vejde na wafer, samozřejmě úzce souvisí s cena procesorů. Neznáme sice výtěžnost ani dodatečné náklady pro přechod 65 nm, ale výhody jsou zřejmé. Menší a chladnější jádro s nižší spotřebou a vyšší efektivitou, a do budoucna další možný růst frekvencí. Výhodou jsou v současnosti i "půlkové" násobiče, díky kterým je nabídka procesorů mnohem flexibilnější (bez dodatečných nákladů v podobě vštší L2 cache).
AMD Athlon 64 X2 4400+ (Brisbane) vyrobený 65 nm technologií
Mírným nedostatkem nových procesorů je ovšem zatím také právě v L2 cache. Výrazněji zde totiž narostly latence (rozdíly jsou 12 vs 20 cyklů!). Prohlášení AMD zatím směřují k tomu, že se jedná o přípravu i na větší L2 cache - zároveň ale AMD dodává, že to nemá být interpretováno jako ohlášení čipů s větší cache (než jsou v součastnosti v nabídce, 2x 1 MB L2 cache v případě dvoujader). Jestli a kdy k tomu případně dojde, není zatím vůbec jasné. Možností také je, že cache je prostě pomalejší z toho důvodu, aby bylo možné snáze škálovat nové jádro na vyšší frekvence a s vyšší výtěžností.
Výkon není vždy na prvním místě. Naopak, vzhledem k tomu, že na Core architekturu AMD zatím výkonnostně nedosahuje, je možné, že optimalizace jsou zatím zejména ve jménu nižší spotřeby. Ta je například u Athlonu 64 X2 5000+ vyrobeného pomocí 65 nm bez zátěže nižší přibližně o 5 wattů a až o 15 wattů nižší v zátěži - i přes vyšší napájecí napětí! Tady je zřejmě vhodné připomenout, že se jedná o první "várku" čipů. Pro srovnání, die-shrink při přechodu ze 130 nm přinesl také nižší spotřebu, ale ta výrazněji dále klesla s odladěním 90 nm výrobní technologie. Dvoujádro s 35 watty spotřeby tak dnes není problém a 65 nm přinese i v tomto ohledu další zlepšení.
Snímek waferu s jádry “Sparta” z Technology Analyst Day
Přiznejme si to, mnozí jistě čekali více. Situace na trhu s procesory je v současné době nicméně taková, že nejen výkon dělá dobrý procesor. Spotřeba je u AMD64 a Core architektury konečně porovnatelná, ale na druhou stranu, Core 2 Duo je zatím tím nejvýkonnějším řešením...
Co bude dál?
Současná revize G v případě 65 nm výrobního procesu je ale jen krůčkem k tomu hlavnímu, co přijde příští rok - výraznější zásahy a úpravy architektury AMD64. Poprvé od jejího uvedení (ačkoliv menší změny a errata provází prakticky každou revizi). Díky řadě vylepšení na úrovni jádra a hierarchie cache, stejně tak z důvodu dalšího zvýšení počtu jader, se jedná o změny netrpělivě očekávané.
Krokem kupředu je i modulární design jader - návrh částí procesoru jako nezávislých a skládatelných komponent. Vývoj procesoru tak bude rychlejší a menší úpravy v jádru, respektive v jeho částech, budou snažší a častější. Nebude tak problém poskládat jádro přesně "na míru" segmentu trhu a dle konkrétních požadavků. Procesory budou mít aktivní až 4 linky 16 bitové Hyper Transport sběrnice verze 3 (na frekvenci až 2.6 Ghz, rekonfigurovatelné na 8 linek s šířkou 8 bitů), přímo bude umět cache několika úrovní (včetně nové L3 cache, která je sdílená pro všechny jádra). Vylepšení se bude týkat samozřejmě celého jádra.
