淺談MCM GPU的概念

GPU是單片的，制造商將整個(gè) GPU 打造為一個(gè)大芯片。制造更小的晶體管變得越來越難，因此大規(guī)模 GPU 芯片的時(shí)代可能很快就會(huì)結(jié)束。相反，未來可能是多芯片模塊 (MCM)。

　　MCM GPU的概念很簡(jiǎn)單。與包含所有處理元素的大型 GPU 芯片不同，您有多個(gè)較小的 GPU 單元，它們使用極高帶寬的連接系統(tǒng)（有時(shí)稱為“結(jié)構(gòu)”）相互連接。這允許模塊相互通信，就好像它們是單片 GPU 的一部分一樣。

　　制作更小的 GPU 模塊并將它們綁定在一起比單片方法更有優(yōu)勢(shì)。首先，您希望從每個(gè)硅片上獲得更好的良率，因?yàn)橐粋€(gè)缺陷只會(huì)毀掉一個(gè)模塊而不是整個(gè) GPU。這可能會(huì)導(dǎo)致更便宜的 GPU 并使性能擴(kuò)展更容易。如果您想要更快的顯卡，只需添加更多模塊！

　　使用多個(gè)芯片來提升的想法并不新鮮。您可能還記得最快的游戲 PC 使用多個(gè)相互連接的顯卡的時(shí)候。NVIDIA 的解決方案被稱為 SLI（Scalable Link Interface），而 AMD 有 Crossfire。

　　性能擴(kuò)展從來都不是完美的，第二張卡平均增加了 50-70% 的性能。主要問題是找到一種在兩個(gè)或多個(gè) GPU 之間分配渲染負(fù)載的方法。這是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，SLI 和 Crossfire 都受到帶寬限制。 這種方法還會(huì)導(dǎo)致各種圖形故障和性能問題。如今，您在消費(fèi)級(jí) GPU 上找不到此功能，而且由于渲染管道在游戲中的工作方式，SLI 不再可行。像 RTX 3090 這樣的高端顯卡仍然具有 NVLink，可以將多張顯卡連接在一起，但這是針對(duì)特殊的GPGPU工作負(fù)載而不是實(shí)時(shí)渲染。

　　MCM GPU 作為單個(gè)單片 GPU 呈現(xiàn)給游戲或圖形軟件等軟件。所有的負(fù)載平衡和協(xié)調(diào)都是在硬件級(jí)別處理的，所以 SLI 過去的糟糕日子不應(yīng)該卷土重來。

　　如果 MCM 的想法聽起來很熟悉，那是因?yàn)檫@種技術(shù)已經(jīng)在 CPU 中很常見。具體來說，AMD 以開創(chuàng)性的“小芯片”設(shè)計(jì)而聞名，他們的 CPU 由通過“infinity fabric”連接的多個(gè)模塊制成。自 2016 年以來，英特爾也一直在開發(fā)基于小芯片的產(chǎn)品。 最新的Apple Silicon芯片包含多個(gè)獨(dú)立的 GPU，因此將它們視為 MCM GPU 技術(shù)的一個(gè)例子并沒有錯(cuò)?？紤]一下Apple M1 Ultra，它實(shí)際上是兩個(gè) M1 Max 芯片通過高帶寬互連粘合在一起。盡管 Ultra 包含兩個(gè) M1 Max GPU，但它們?yōu)?Mac 上運(yùn)行的任何軟件提供了一個(gè) GPU。

　　這種通過將多個(gè)SoC（片上系統(tǒng)）模塊粘合在一起來制造更大、更好芯片的方法已被證明對(duì) Apple 非常有效！

　　在撰寫本文時(shí)，下一代 GPU 是 AMD 的 RDNA 3 和 NVIDIA 的 RTX 40 系列。泄漏和謠言表明RDNA 3 很有可能成為 MCM GPU ，同樣的謠言也比比皆是，關(guān)于NVIDIA 未來的 GPU。 這意味著我們可能正處于 GPU 性能重大飛躍的風(fēng)口浪尖，隨著良率的提高，價(jià)格可能會(huì)下降，從而壓低旗艦卡或高端卡的價(jià)格。

編輯：黃飛

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