Компания Intel представила новую трехмерную архитектуру CPU под названием Foveros. Во второй половине 2019 года технологический гигант планирует поставить на рынок новый тип процессоров с шагом каждого слоя 10 нм и 22 нм соответственно.

Почему этот анонс от Intel так важен? Производители оборудования и специалисты сферы уже давно говорят о замедлении темпов развития вычислительных средств и несоблюдении Закона Мура в сфере CPU. Одна из причин — использование однослойной архитектуры и постоянное стремление одновременно уменьшить площадь чипа, при этом увеличив количество транзисторов на квадратный миллиметр. При этом переход на трехмерную архитектуру не только решает часть вопросов с дальнейшим увеличением вычислительной мощности, но и открывает нам путь к созданию полноценных чиплетов.

Что такое чиплет

Термин чиплет появился не так давно и, если говорить простым языком, обозначает комбинированный микрочип, который включает в себя ядра CPU, GPU, порты передачи данных и память. Подобная компановка является достаточно перспективной, так как позволяет полностью отказаться от печатных плат в качестве посредников между основными устройствами компьютера.

Нужно это потому что именно печатные платы являются сейчас «узким» местом всей архитектуры ПК или сервера, так как значительно замедляют скорость обмена данными между устройствами из-за большего сопротивления. О технологии чиплетов и их преимуществе можно почитать вот в этой работе.

Многослойная архитектура в вычислительной технике и почему Intel использует разный нанометраж слоев

Система из нескольких вычислительных слоев уже давным-давно используется в производстве оперативной памяти. Еще в 90-х года существовали 4 и 6-слойные чипы памяти, в которых было два рабочих слоя с ячейками для хранения заряда (бита), а остальные служили разделителями между рабочими зонами. По факту же, RAM не является чиплетом, так как мы имеем дело просто с компоновкой структуры, а не со сложным устройством, включающем в себя несколько разных модулей.

Схема компоновки Foveros от Intel

Почему Intel использует технологию 22 нм на одном из слое своего нового процессора? Если CPU транзисторы достаточно хорошо масштабируются, что позволяет нам постоянно уменьшать шаг техпроцесса, то с минимизацией, например, портов ввода-вывода, дела обстоят намного хуже. Именно поэтому начинка 10 нм вынесена на отдельный слой, а прочие элементы, требующие другого шага, унесены на второй слой в 22 нм. Кроме этого, многослойная архитектура подразумевает увеличение стоимости производства, и если на одном из слоев можно сэкономить, используя более старый и крупный техпроцесс без фатальных потерь производительности, Intel это сделает.

Похожие наработки AMD

Компания AMD тоже поглядывала в сторону чиплетной архитектуры, но пока дошла только до анонса серверного CPU с техпроцессом 7 нм и подложкой Fabrics с шагом 14 нм.

Фото продукта с презентации

Такая конфигурация была названа «Chiplet Design». И хотя представители компании называли это «чиплетной» архитектурой, но так видно на презентации, разные элементы серверного CPU разнесены по разным частям подложки, то есть многослойности нет. Но даже подобная компоновка вселяет некоторую уверенность в будущее развитие вычислительных средств.

Кроме этого инженеры AMD уже представили свое видение полноценного чиплета, который включает в себя все ключевые вычислительные блоки в одном месте:

Перспективы чиплетной технологии и трехмерной архитектуры

Самый лучший вариант развития событий — это создание на базе трехмерной архитектуры полноценного микрокомпьютера, заключенного в привычный нам корпус классического CPU. Если производители добьются в ближайшие десятилетия значительных успехов в этой области, то вполне возможно, что привычное нам определение материнской платы исчезнет.

Так как вместо связующего звена между ключевыми элементами компьютера, материнская плата трехмерного чиплета будет представлять из себя исключительно устройство для подключения периферии и питания, а все основные вычислительные модули будут заключены в корпусе самого чиплета.

Остается только самый важный и, наверное, неудобный для производителей вопрос: как это охлаждать?