Планы AMD по выпуску GPU: Vega, Navi, EUV и отказ от услуг TSMC

В дополнение к планам по выпуску центральных процессоров корпорация Advanced Micro Devices раскрыла некоторые подробности о своих намерениях на рынке графических чипов. Судя по всему, в ближайшие несколько лет AMD планирует представлять новую графическую архитектуру раз в 1,5–2 года, а также отказаться от услуг главного производителя Radeon до последнего времени — TSMC.

Разработчики GPU традиционно раскрывают о своих микросхемах ещё меньше информации, чем создатели CPU и других микросхем. В этой связи нет ничего удивительного в том, что ключевой слайд о GPU разработки Advanced Micro Devices на ближайшие годы фактически ограничивается наименованиями трёх микроархитектур, а также упоминаниями четырёх технологических процессов, которые будут использованы для изготовления новых GPU. Впрочем, это не значит, что планы AMD неясны хотя бы в общих чертах.

GlobalFoundries для CPU и GPU

Переход на технологические процессы с транзисторами FinFET (14LPP, CLN16FF+) дал возможность AMD и NVIDIA существенно увеличить транзисторные бюджеты графических процессоров, тем самым радикально подняв их производительность. При переходе на FinFET AMD пошла ещё на один важный шаг: отказалась от услуг TSMC по производству GPU: все микросхемы Polaris и Vega производятся исключительно GlobalFoundries. Таким образом AMD сокращает многолетнее сотрудничество с TSMC в области дискретных GPU, которое началось ещё в прошлом веке.

Решение перевести производство графических процессоров на GlobalFoundries является стратегическим и продиктовано желанием своевременно и относительно дёшево встраивать GPU последнего поколения в процессоры, которые исторически производятся этой компанией. Именно благодаря тому, что дискретные чипы Vega изготавливаются на GloFo, GPU на базе архитектуры Vega могли быть встроены в процессоры AMD Ryzen Mobile (Raven Ridge) — команде, которая занималась проектированием данной микросхемы, требовалось взять уже готовые оптимизированные под 14LPP GPU-блоки у Radeon Technologies Group (GPU-команды).

В ближайшие годы и другие дискретные GPU разработки AMD также будут производиться GlobalFoundries, а ядра на базе их архитектур — своевременно встраиваться в гибридные процессоры, что призвано увеличить конкурентоспособность последних.

Перевод производства GPU на GlobalFoundries имеет и оборотную сторону. Дело в том, что GlobalFoundries не имеет исторического опыта производства огромных микросхем, а лицензированный у Samsung технологический процесс 14LPP был разработан для мобильных систем на кристалле площадью 100–150 мм², но не «больших» GPU, чья площадь превышает 600 мм². Мы не знаем, как был доработан техпроцесс GF 14LPP+ и создавались ли будущие 7-нм DUV и 7-нм EUV с прицелом на «большие» GPU (скорее всего, это так — в их разработке принимали участие инженеры IBM Microelectronics с обширным опытом производства гигантских микросхем), но весьма вероятно что при проектировании «большого» Vega (14LPP) компания AMD была несколько ограничена в том, что касается размеров ядра.

Vega, Navi и Next Gen

Как уже известно, в ближайшее время компания AMD выпустит целый ряд продуктов на базе графического процессора на основе архитектуры Vega для профессионального и бытового применения. Данный GPU c 4096 потоковыми процессорами и производительностью на уровне 12–13 FP32 TFLOPS будет изготовляться на мощностях GlobalFoundries с использованием технологического процесса 14LPP, того, который уже используется для изготовления CPU и GPU. Этот GPU не станет единственным в семействе Vega — чуть позже AMD представит по меньшей мере ещё один процессор, выполненный по улучшенной технологии 14LPP+, доработанной GlobalFoundries. В настоящее время мы не знаем, когда именно появятся процессоры Vega 14nm+ и на какие сегменты рынка они будут рассчитаны, но, судя по всему, речь идёт о ближайших кварталах (крайний срок — первая половина 2018 года).

Следующей графической архитектурой AMD после Vega станет Navi, GPU на базе которой будут производится по технологии 7 нм. Сам по себе переход на техпроцесс 7 нм позволит AMD увеличить плотность транзисторов в два раза, снизить энергопотребление на 60 % (при одинаковой тактовой частоте и сложности) или же увеличить частоту на 30 % (при одинаковом энергопотреблении и сложности). Как именно AMD воспользуется транзисторным бюджетом мы не знаем, но логично ожидать, что новая технология производства даст возможность существенно увеличить производительность GPU для разных сегментов рынка. Ко всему прочему, мы помним, что в случае с Navi AMD обещала использование нового типа памяти (или новых типов памяти?), что в очередной раз призвано увеличить производительность.

Учитывая, что в случае с Navi компания AMD обещала два ключевых нововведения: масштабируемость и использование новой памяти, логично предположить, что архитектурно Navi будет напоминать GCN, став её шестым поколением. Что касается времени появления Navi на рынке, то это вторая половина 2018 года (оптимистичный сценарий), когда GlobalFoundries будет готова начать массовое производство микросхем по технологии 7 нм первого поколения.

В Advanced Micro Devices пока не придумали наименования для последователя Navi в архитектурном плане, а потому GPU на базе данной архитектуры сейчас называются Next Gen (следующее поколение). Мы не знаем, означает ли это отход от концепции GCN, или же речь о чём-то ещё. Единственное, что говорит AMD о новой архитектуре, так это то, что GPU на её основе будут изготовляться при помощи второго поколения 7-нм техпроцесса GlobalFoundries с применением EUV. Какие практические преимущества EUV принесёт во второй половине 2019 – первой половине 2020 года помимо сокращения времени производственного цикла и возможного увеличения выхода годных кристаллов, пока не известно. Потому от Next Gen следует ожидать того же, чего мы ожидаем от всех новых GPU в первую очередь: увеличения производительности на ватт.