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          英特爾展示全球首款基于UCIe連接的Chiplet CPU

          作者: 時間:2023-09-21 來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫 收藏

          CEO 帕特·基辛格(Pat Gelsinger)在 Innovation 2023 大會上展示了全球首款基于 UCIe 連接的 (小芯片)處理器,該芯片采用 Intel 3 工藝節(jié)點上制造的 Intel UCIe IP 芯片,與在臺積電 N3E 節(jié)點上制造的 Synopsys UCIe IP 芯片配對。兩個 通過的 EMIB 接口進(jìn)行通信。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202309/450802.htm

          通用 Interconnect Express(UCIe)接口得到了眾多行業(yè)巨頭的支持,例如、AMD、Arm、英偉達(dá)、臺積電和三星以及其他 120 家公司。該互連設(shè)計旨在通過開源設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化 Chiplet 之間的芯片間互連,從而降低成本并培育更廣泛的經(jīng)過驗證的 Chiplet 生態(tài)系統(tǒng)。

          當(dāng)今的多 Chiplet 封裝使用專有接口和協(xié)議相互通信,這使得廣泛采用第三方 Chiplet 成為一項艱巨的任務(wù)。UCIe 的目標(biāo)是創(chuàng)建一個具有標(biāo)準(zhǔn)化接口的生態(tài)系統(tǒng),以便有一天芯片制造商能夠簡單地從其他設(shè)計人員那里選擇 Chiplet,并以最少的設(shè)計和驗證工作將它們?nèi)谌氲叫略O(shè)計中。

          UCIe 聯(lián)盟于 2022 年成立,已經(jīng)獲得了芯片制造行業(yè)的廣泛支持。聯(lián)盟已經(jīng)相繼推出了 UCIe 1.0、1.1 規(guī)范。該聯(lián)盟制定了非常激進(jìn)的性能和面積目標(biāo),將目標(biāo)市場分為兩個廣泛的范圍,采用標(biāo)準(zhǔn) 2D 封裝技術(shù)和更先進(jìn)的 2.5D 技術(shù)(EMIB、CoWoS 等)。先進(jìn)的封裝選項可提供更高的帶寬和密度。

          英特爾基于 Chiplet 的處理器,如 Sapphire Rapids 和新發(fā)布的 Meteor Lake,目前使用專有接口和協(xié)議進(jìn)行 Chiplet 之間的通信,但英特爾已宣布將在其下一代 Arrow Lake 消費級處理器之后使用 UCIe 接口。AMD 和英偉達(dá)也在致力于自己的計劃,但還沒有展示可用的硅芯片。

          作為一家長期領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè),以 CPU 而聞名天下的廠商,英特爾在處理器方面的進(jìn)展尤其值得關(guān)注。在本次大會上,英特爾也的確帶來了全面的展示,英特爾的 PC 芯片從此也開始全面進(jìn)入 AI 時代。

          基辛格表示:「人工智能將從根本上改變、重塑和重構(gòu) PC 體驗,通過云和 PC 協(xié)同工作的力量釋放個人生產(chǎn)力和創(chuàng)造力。為此,英特爾正在開創(chuàng)人工智能電腦的新時代?!勾枮?Meteor Lake 的 Intel Core Ultra 處理器,正是英特爾實現(xiàn)上述目標(biāo)的一個重要倚仗。

          在英特爾看來,Core Ultra 代表了英特爾客戶端處理器路線圖的一個轉(zhuǎn)折點,因為它是第一個由 Foveros 封裝技術(shù)(英特爾的 3D 封裝技術(shù))支持的客戶端 Chiplet 設(shè)計,還采用了 EUV 光刻技術(shù)。從設(shè)計上看,芯片內(nèi)部包含了 computing tile、graphics tile 和 SoC tile 和 I/O tile 四個部分。其中,computing tile 是基于 Intel 4 工藝打造,graphics tile 是基于臺積電的 5nm 打造,SoC tile 則采用臺積電的 6nm 打造,這正是 Chiplet 精神的體現(xiàn)。值得一提的是,這個芯片的 Soc tile 上還集成了英特爾首個 NPU。

          具體到芯片設(shè)計細(xì)節(jié)上。據(jù)透露,該芯片的 couputing tile 中有一對新的核心,一個名為 Redwood Cove 的 P 核心和一個名為 Crestmont 的新 E 核心。其中,新的 P 核心是英特爾第 12 代核心 (Raptor Lake) 處理器中之前的 Golden Cove 核心的直接繼承者,通過新的 Redwood Cove 核心,英特爾在芯處理器上帶來了不小的 IPC 提升。

          至于 E 核心,據(jù)報道,通過矢量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指令 (VNNI),該核心保持基于 CPU 的 AI 加速。而與 P-Core 一樣,E-Core 也受益于增強(qiáng)的 Thread Director 反饋,它提供了更好的粒度控制和優(yōu)化。

          來到 SoC tiles 上,據(jù)介紹,通過在硅片上實施片上網(wǎng)絡(luò) (NOC),英特爾擺脫了網(wǎng)狀路由的舊有限制。這不僅僅是為了讓數(shù)據(jù)通道更快,而是旨在實現(xiàn)對內(nèi)存的更智能、更節(jié)能的訪問。在利用 EMIB 和 2D 縮放后,數(shù)據(jù)路徑會短得多,從而減少功耗,但較短的電線也有助于減少總體延遲損失。

          如前面所說,在這個 SoC tile 上,還有一個全功能神經(jīng)處理單元 (NPU),這是英特爾面向客戶端處理器的首個 NPU,得益于這個模塊,英特爾能夠直接將 AI 功能引入到客戶端芯片上,且因為其與 OpenVINO 等標(biāo)準(zhǔn)化程序接口兼容,這就使得在開發(fā)的時候能夠給相關(guān)人員帶來便利。據(jù)介紹,這個 NPU 由兩個神經(jīng)計算引擎組成,它們可以協(xié)作完成單個任務(wù),也可以獨立運(yùn)行。而這些神經(jīng)計算引擎的則主要包括了兩個組件:推理 pipeline 和 SHAVE DSP。



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