为“宅男”定制的超大芯片是什么样的?

ISSCC2021解读

为了“宅男”们更好的玩游戏和看电影,定制一款完美的芯片,这是一个疯狂的想法;微软和AMD联合搞了一个世界最大的游戏专用SOC,7nm工艺下有360个mm2,XBOX SERIES XSOC;这个真正属于真正的“宅男”福利;

微软的XBOX,老哥也玩过几次,想当然认为里面有通用处理器和显卡,类似一台PC机,从来没有想到,居然是微软定制的SOC;这个很有大厂风范;如果老哥是芯片产品经理,还是没有这么大的魄力,敢于定制一个SOC芯片;不过Xboxone在全球的销量有4000万台,因此定制一个7nm的SOC,虽然是非常奢侈,但是还是很有底气;可以有效的分摊NRE的成本,一款7nm的芯片设计及MARK/IP的成本,老哥估计至少要4000万-6000万美金;分摊下来也就1-2美金左右,看起来老哥还是做芯片预算不足恐惧症犯了,大厂不差这点钱;


一直想知道设计细节,在将要举行的ISSCC2021上,这个SOC就真正被解密了,老哥带大家先睹为快,作为芯片架构师,先把架构图给大家看一下;

8个ZEN2的CPU,每个CPU有512K的L2cache;并且四个核共享4MB的L3cache;

支持12TFLOPS处理能力的GPU,这个是AMD的RDNA 2的GPU;

外部关键的存储部件用的是GDDR6,而不是HBM,我觉得应该还是控制成本;毕竟HBM这个东西成本都要更贵;考虑到这个是一个消费类电子产品,我们也就能够理解这个产品定位了;

整个芯片最重要的就是这两个部件,CPU和GPU,看起来堆料很足,看完后,不知道各位怎么想老哥有一个想法,这个更像是微软提出的需求,AMD给干的活,微软大哥动嘴,出钱,AMD小弟干活,不知道是不是这么分工的,但的确,微软没有必要养个做芯片设计的团队,都是AMD的IP,AMD更熟悉一下;


设计上说,XBOX SERIES XSOC的GPU的灵活性,玩云端游戏的WGP可以少一点,占用24个,如果是终端游戏可以占用26或者28个WGP;

RNDA2架构:一组WGP集群有7组WGP,一组WGP有2组CU,一组CU有32个Vector一个CU有2个ScalarUnit,56个CU总计有112个ScalarUnit;

什么叫做堆料,老哥认为这个就叫做堆料;GPU就是靠打群架取胜的;


看一下面积,这么大的芯片,面积都去哪儿了?GPU占了芯片的60%的面积,为了游戏真是拼了,这个SOC定位应该是定制了一个GPU,顺便放了点其他的东西,比如CPU,GDDR6接口等;其他的部分更像是填缝的送了,AMD说,既然买了我的CPU和GPU,微软大哥看你还需要点啥?,微软大哥看了看,AMD看家的好东西都用上了,心里感动,果然是好小弟,比intel抠抠索索的强多了;

另外8个CPU,带L2/L3cache,面积也就是总面积的约20%;另外,这个可是一个大芯片,360mm2的面积,比老哥这辈子做的芯片都大;这么大的芯片,功耗肯定是一个很大的问题;功耗,大芯片的通病!


性能方面,不出意料,比上一代产品翻倍;但是上一代产品XBOX ONEX就已经是定制SOC了;老哥今天才知道,真是枉称自己在IC界混这么久;

至于性能方面:真是不去意料的性能翻倍;16nm变成7nm,不翻倍就说不过去了;


刚才,老哥说了这么大的芯片,360个mm2,能耗有没有翻车?看了下,用了不少的功耗控制手段,比如DVFS,动态电压频率调整;更丧心病狂的为每个CPUcore 配置不同的电压;

其中还为了低功耗调了TSMC的部分工艺参数,什么叫大厂,这个就是大厂。

如果你设计一款芯片,然后和TSMC去商量,为了降低功耗,能不能调一下你的参数,你猜TSMC会怎么说:

TSMC会说:滚,有多远滚多远;

而对于AMD和微软,TSMC就是要绝对配合,毕竟产能在那里,谁也不能得罪金主爸爸;

有的同学是不是想有点自己舔的女神是别人舔狗的意味;其实不是的,

Business is business

如果你的产能也能占到TSMC的产能的10%,TSMC也会给你开小灶;这个就是IC头部企业的优势;








经过一番设计,最终交付产品去年11月份就已经上市了;老哥还没有玩过,不过我们看一下这结论,性能还是提升不少;老哥只谈论芯片设计,并不带货,就不多说了;


简而言之:

1:GPU很牛;(AMD的好东西,都用上了)

2:更小,更省电(我还缺这点电费,我是缺个XBOX,毕竟用上7nm,TSMC的功劳也不小);

3:功耗控制的不错,手段都用上了;(至于实际怎么样,就看风扇和散热器给不给力,灰大时候别忘记擦一擦);


这个SOC还真配置有一个很好的散热设计;看看这个风扇和散热片;是不是很有质感;

毕竟功耗墙,这个东西不是说着玩的,真要是散热不好,这游戏关键时刻掉链子,后果很严重,千万别砸,可以送给老哥;



这个是歪睿老哥解读ISSCC2021的系列之一,ISSCC被誉为芯片设计界的奥林匹克;是IC设计的顶会,都是大厂造芯,但中国设计芯片也越来越多的出现在ISSCC上,ISSCC2021后续还有哪些有特点的芯片,老哥将在后续继续篇幅来说一说;


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