AMD新專利，解決多芯粒GPU延遲

據報道，基于最新獲批的專利，AMD 公司已探索「智能交換器」優化數據處理，從而解決多芯粒 GPU 的延遲問題。有消息稱在消費級 GPU 領域，AMD 預計將采用多芯粒模塊設計。

多芯粒模塊設計，即將多個芯片集成到一個封裝中，之前已在高性能計算領域得到應用，而 AMD 計劃將其擴展到游戲 GPU，以應對單芯片設計在制造和性能上的瓶頸。

此前，AMD 在這方面積累了豐富的經驗，例如其 Instinct 系列加速器已采用多芯片設計。Instinct MI200 使用多個圖形計算芯片與高帶寬內存堆疊，實現了高效的數據傳輸。后續的 Instinct MI350 系列進一步優化了這一結構，搭載 288GB HBM3E 內存，內存帶寬達 8TB/s，基于 3nm 工藝節點，總晶體管數達 1850 億。該系列通過 10 個芯片模塊的 2D 混合鍵合，提升了 AI 任務的處理能力，為消費級產品提供了技術基礎。

具體到游戲領域，GPU 若要采用多芯粒模塊設計，那么最大的問題就是延遲較高，因為幀渲染對長距離數據傳輸的延遲非常敏感。若要解決這一問題，AMD 就必須想出一種能盡可能縮小數據與計算之間差距的方案。

根據披露的一項新專利申請，AMD 或許已經破解了多芯粒模塊設計游戲 GPU 的設計之道。不過，該專利視頻中披露的是 CPU 相關細節，而非 GPU，但文本內容和機制表明其目標是圖形應用場景。

那么，AMD 究竟將如何在 GPU 中運用多芯粒模塊設計呢？據悉，該專利的核心是一種「帶有智能交換機的數據架構電路」，它能連接計算小芯片與內存控制器之間的通信。這本質上是 AMD 

那么，AMD 究竟將如何在 GPU 中運用多芯粒模塊設計呢？據悉，該專利的核心是一種「帶有智能交換機的數據架構電路」，它能連接計算小芯片與內存控制器之間的通信。這本質上是 AMD Infinity Fabric，但為消費級 GPU 進行了縮減，因為 AMD 無法采用 HBM 內存芯片。該交換機旨在優化內存訪問，其工作原理是先判斷圖形任務請求是否需要任務遷移或數據復制，決策延遲達到納秒級。

解決了數據訪問問題后，該專利還指出要讓圖形計算核心（GCD）配備 L1 和 L2 緩存，這與 AI 加速器的設計類似。不過，通過交換機還能訪問額外的共享 L3 緩存（或堆疊式 SRAM），該緩存將連接所有 GCD。這不僅減少了對全局內存的訪問依賴，同時能夠充當小芯片之間的共享過渡區，類似于 AMD 3D V-Cache 技術，只不過 3D V-Cache 主要用于處理器。此外，該專利還涉及堆疊式 DRAM，這本質上是多芯粒模塊設計的基礎。

這一專利的出現表明，AMD 已為多芯片 GPU 生態做好準備。AMD 可以使用臺積電的 InFO-RDL 橋接技術，以及在小芯片之間使用特定版本的 Infinity Fabric 進行封裝。更具吸引力的是，這種實現方式是 AI 加速器的縮減版本。此前，AMD 計劃將其游戲和 AI 架構合并為一個統一架構，即 UDNA 架構。AMD 還整合了軟件生態系統，這樣可以攤薄驅動程序和編譯器的開發工作。

由于單芯片設計存在局限性，這或許是 AMD 超越競爭對手的絕佳機會。然而，芯粒設計也存在復雜性，AMD 此前在 RDNA 3 上就曾遇到過小芯片互連帶來的延遲。AMD RDNA 3 架構 Navi 31 GPU 已部分采用多芯片設計，配備六個內存控制器芯片，總 Infinity Cache 達 96MB，內存總線寬 384 位，支持高達 24GB GDDR6 內存。通過 Infinity Fabric 互聯，峰值帶寬達 5.2TB/s。該設計在 RX 7900 系列中實現，每瓦性能較前代提升 50%，但也暴露了芯片間延遲的缺陷。

然而憑借創新的交換機方案，再加上額外的共享 L3 緩存，AMD 有望解決延遲問題。不過，具體效果如何，可能要到 UDNA 5 才能見分曉。