Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Bí kíp qua mặt định luật Moore: Làm CPU dạng chiplet

P.W
5/1/2019 18:40Phản hồi: 86
Bí kíp qua mặt định luật Moore: Làm CPU dạng chiplet
Nhắc lại quá khứ. Năm 1965, đồng sáng lập Intel, Gordon Moore đã đưa ra dự đoán sau này trở thành kim chỉ nam cho ngành công nghệ bán dẫn: Cứ mỗi hai năm, lượng transistor trên một con chip xử lý sẽ tăng gấp đôi. Nhiều transistor hơn dĩ nhiên đồng nghĩa với tốc độ xử lý của CPU sẽ nhanh hơn, và trong nhiều thập niên, ngành máy tính thế giới đã phát triển đúng theo định luật đó, đều đặn như vắt chanh.

Tinhte_CPU1.jpg

Nhưng rồi, kể từ năm 2016 đến nay, tốc độ phát triển của công nghệ CPU cũng như khả năng nhồi nhét transistor xử lý vào trong một con chip bán dẫn bắt đầu chậm lại.

Cũng trong năm 2016, tờ MIT Technology Review có một dòng title táo bạo: Định luật Moore đã chết. Giờ sao?. Đến đầu năm 2018, tờ The Register cũng làm điều tương tự. Nếu anh em để ý tới thị trường máy tính vài năm trở lại đây, ắt cũng sẽ nhận ra xu hướng, rằng khác biệt giữa các thế hệ CPU từ phổ thông đến máy chủ cũng chỉ rơi vào khoảng 10 đến 12%, hiếm khi có thế hệ CPU nào mạnh hơn đời trước 15% nếu có cùng số nhân và luồng xử lý.

Tinhte_CPU2.jpg


Thêm nữa, AMD và Intel đều đang bận cạnh tranh với nhau ở cả P/P lẫn chiến lược giá cả và sản phẩm, chứ không phải cố gắng tạo ra thế hệ CPU sau mạnh hơn trước theo định luật Moore.

Giải ngố ngắn gọn cho anh em không quan tâm tới công nghệ sản xuất CPU. Trước đây các hãng sử dụng triết lý thiết kế monolithic, đặc biệt là Intel. Một con CPU sẽ được tạo ra từ vật liệu bán dẫn, cụ thể hơn là silicon. Bề mặt silicon để làm CPU gọi là “die”. Trên bề mặt của một die sẽ là hàng tỷ bóng bán dẫn (transistor) với nhiệm vụ xử lý thông tin từ transistor này sang transistor khác. Trong điều kiện lý tưởng thì diện tích die càng nhỏ, khoảng cách giữa các transistor càng ngắn thì tốc độ xử lý thông tin sẽ càng nhanh. Tương tự như vậy với việc tăng số lượng transistor trên một con die.

Tinhte_CPU3.jpg
Intel 8080

Năm 1974, microprocessor đầu tiên trên thế giới, Intel 8080 được tạo ra trên nền die 6mm. Sang năm, CPU của AMD sẽ được sản xuất trên tiến trình 7nm, nghĩa là nhỏ hơn con chip 45 năm về trước cả triệu lần, và tốc độ xử lý nhanh hơn gần 2.000 lần.

Nhưng rồi AMD tạo ra con chip Threadripper, với khác biệt rất lớn so với đời CPU HEDT trước đó. Nó có cả phiên bản 32 nhân xử lý, khiến công việc của những anh em làm clip, làm 3D đồ họa hay những tác vụ cần xử lý đa nhân trở nên vô cùng nhàn hạ. Lấy ví dụ một file 3D Blender mất 10 phút để render thì với con chip này của AMD, thời gian chỉ còn có 1 phút rưỡi, dựa trên benchmark của PCWorld.

AMD làm được điều đó nhờ áp dụng quy tắc thiết kế CPU dạng chiplet, nhiều die trong một CPU dưới dạng những module độc lập hoạt động cùng nhau. Giờ đây mọi chip xử lý của AMD, từ Ryzen, đến Threadripper và Epyc đều sử dụng một công nghệ có tên Infinity Fabric. Nó là một công nghệ tăng tốc độ bus giúp những CPU nhiều die dạng chiplet của AMD vượt qua khuyết điểm vốn có của CPU nhiều die, đó là độ trễ giữa các die với nhau.

Tinhte_CPU4.jpg

Thiết kế CPU dạng chiplet không mới, nhưng khó ở chỗ làm thế nào để khiến tất cả những transistor trên từng die riêng biệt làm việc thống nhất như khi chúng ở trên cùng một die như CPU dạng monolithic. AMD với công nghệ Infinity Fabric đã giải quyết được vấn đề độ trễ giữa các die với nhau.

Quảng cáo



Tham khảo thêm: Tìm hiểu về chiplet: khi CPU cũng có thể lắp ráp như Lego

Về cơ bản, chiplet design là một cách để gian lận qua mặt định luật Moore vì một con chip Threadripper có nhiều die chứ không phải 1 bề mặt silicon đồng nhất qua từng năm tháng như những thế hệ CPU cũ.

Tinhte_CPU5.jpg

Đại diện AMD cho rằng: “Suy cho cùng thì định luật Moore cũng là để tích hợp nhiều công năng hơn vào một chiếc CPU, và chúng tôi nghĩ rằng phát triển chiplet không hề giúp lượng transistor trên một die tăng lên theo đúng định luật, mà thay vào đó giúp chúng tôi tạo ra những hệ thống có công năng và hiệu năng cao hơn so với những thế hệ CPU trước.”


Về phần Intel, vài năm trở lại đây họ đang chật vật với tiến trình 14nm và mãi vẫn chưa có Ice Lake sản xuất trên tiến trình 10nm, khiến AMD có thể bắt kịp với những sản phẩm bình dân và tầm trung có sức mạnh xử lý không tồi một chút nào so với số tiền bỏ ra mua chúng về lắp vào máy tính. Năm vừa rồi, Apple bán ra cả triệu chiếc iPhone và iPad dùng chip A12 sản xuất trên tiến trình 7nm, trong khi AMD đã có CPU Ryzen 12nm như Ryzen 7 2700X và Ryzen 5 2600X, cùng với đó là hứa hẹn CPU Zen 7nm trong năm 2019.

Tinhte_CPU6.jpg

Quảng cáo



Computex 2018 vừa rồi cũng là thời điểm AMD vượt qua Intel xét về mặt sức hút truyền thông. Intel giới thiệu CPU Xeon W-3175X 28 nhân với cái giá 10.000 USD. Chỉ vài ngày sau đó, AMD giới thiệu Threadripper 2990WX, 32 nhân, giá chỉ cỡ 1.700 USD, đã bán từ tháng 08 năm ngoái, còn W-3175X giờ vẫn còn chưa có giá chính thức, con số 10 ngàn trên mới chỉ là leak hồi giữa tháng 12 vừa rồi.

Đó chính là lợi thế về mặt công nghệ khi AMD tìm cách qua mặt “lời sấm truyền” mang tên định luật Moore.

Thậm chí chính Intel cũng phải học hỏi đối thủ, khi tung ra CPU Kaby Lake-G với sự trợ giúp của chính AMD. Và dựa vào lần giao lưu này, Intel tạo ra một công nghệ khác có tên EMIB (Embedded Multi-die Interconnect Bridge), cho phép CPU, GPU, và 4GB bộ nhớ băng thông cao có thể hoạt động với tốc độ gần bằng băng thông xử lý trên cùng một die. Bên cạnh việc GPU tích hợp bắt đầu có sức mạnh tiệm cận với card đồ họa rời, vượt qua cả GTX 1050 trên laptop ở một số phép thử như Fire Strike và Time Spy của Futuremark 3D, thì công nghệ dựa trên chiplet design như thế này cũng rất đáng quan tâm.

Tinhte_CPU7.jpg

Tinhte_CPU8.jpg

Bản thân công nghệ EMIB cũng là phép thử cho CPU 10nm của Intel, một sản phẩm mới cũng ứng dụng thiết kế chiplet và công nghệ 3D stacking. Nếu như Infinity Fabric và EMIB xóa bỏ độ trễ giữa các die của chip xử lý, thì 3D stacking tạo ra những tầng transistor mới chồng lên nhau, gần giống như SSD sử dụng công nghệ 3D NAND để chồng các cell ghi dữ liệu đè lên nhau thay vì dàn trải ra như 2D NAND.

Tinhte_CPU9.jpg

Bất lợi của 3D stacking với CPU là các transistor chồng lên nhau sẽ khiến tản nhiệt trở nên khó khăn. Ngay cả bây giờ với CPU sắp xếp các transistor “2 chiều”, tản nhiệt ở xung nhịp cao cũng đã là một vấn đề nan giải rồi, nhiều con chip cao cấp không đi kèm tản stock vì tản quạt chẳng thể nào gánh được lượng nhiệt quá lớn tỏa ra khi CPU hoạt động.

Nhưng nói gì thì nói, 3D stacking chính là một cách khác để đáp ứng định luật Moore, và nếu Intel hay AMD tìm ra cách xử lý nhiệt của sản phẩm, nó sẽ có tầm quan trọng cao hơn cả Infinity Fabric và EMIB. Theo giám đốc mảng phát triển và tích hợp sản phẩm của Intel, Ramune Nagisetty, 3D stacking sẽ giúp định luật Moore “tiến hóa”.

Tinhte_CPU10.jpg

Như vậy là, thay vì chấp nhận cái chết của định luật Moore, và thỏa hiệp với những bất lợi vốn có của công nghệ sản xuất CPU hiện tại, các hãng đang dần tìm ra những cách nghĩ khác. Thay vì tạo ra một con CPU đơn lẻ với tốc độ ngày một cao, việc bỏ công nghệ monolithic CPU để tạo ra những sản phẩm dạng chiplet sẽ giúp ích rất nhiều trong việc tăng khả năng xử lý và hiệu năng của những cỗ máy tính trong tương lai gần.

Tham khảo Gizmodo
86 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

để xem
Congcu
CAO CẤP
5 năm
@daotruong94 Lậy bố, nó làm rồi chứ còn để xem gì nữa ạ?
mr.nh0xx
ĐẠI BÀNG
5 năm
@daotruong94 xem có x10 trong 2 năm ko à =)))
@uy Iong cũng bt mà
@mr.nh0xx chả biết dc
Méo hiểu..
@adagioleonard nôm na là thành phố hết quỹ đất để nuôi thêm cư dân nên quyết định sẽ làm nhà chung cư nhưng như vậy sẽ không giải quyết dc vụ nhiệt do lớp dân cư tầng dưới tạo ra nên cần có cách xử lý, có vậy thôi đó.
@boyngo1988 Chuẩn nè. Và đi đái ỉa cũng cùng một lúc luôn
Congcu
CAO CẤP
5 năm
@boyngo1988 Vẫn quyết định xây nhiều chung cư gần nhau mà bác!
fly07
TÍCH CỰC
5 năm
@boyngo1988 AMD giờ mát và ít tốn điện hơn Intel nha
@fly07 Chưa chắc
hieuphan6785
ĐẠI BÀNG
5 năm
R.I.P đl Moore ^^
libieu
CAO CẤP
5 năm
@hieuphan6785 Thực tế thì cũng chỉ có cách R.I.P Moore thôi , thực tế trong hơn thập kỷ nay chúng ta vẫn chưa nghiêm túc tìm kiếm loại vật liệu mới để xây dựng CPU 😁
anhtuannd
TÍCH CỰC
5 năm
@hieuphan6785 Định luật này bị nắn lại đấy, ngày xưa là tăng gấp đôi mỗi 12 tháng, sau sửa lại thành 18 tháng, rồi giờ thành 2 năm.
thúy ji
ĐẠI BÀNG
5 năm
Chip 200mhz, ram 2 thanh 16mb, ổ quantum 800mb, ổ mềm,, bàn phím chuột cổng com. Mới khoảng 20 năm thôi mà giờ cục cpu đã khủng khiếp thế này rồi.
@thúy ji Ơ còn yếu hơn cả siêu phẩm đt Galaxy Young hả anh
thinhpc1212
ĐẠI BÀNG
5 năm
Sao mấy mob tinhte không bỏ từ “con” nhỉ. Con die con cpu con điện thoại......cách viết ngắn ngọn cá nhân mih thấy hay hơn.
@thinhpc1212 1 .con
2 .cái

Miền bắc hay dùng con
Miền nam hay dùng cái

Ông mod viết bài này chắc ngừoi miền bắc nên dùng từ con
@thinhpc1212 Quen mồm, à nhầm tay :">
Hiển NT
ĐẠI BÀNG
5 năm
@băng tải hai tín mình làm việc trong cvpm quang trung thấy mọi người vẫn hay gọi "con die" mà, ngoài ra còn "con cpu", còn điện thoại thì là "cái điện thoại" =))
@Hiển NT Miền bắc gọi con đt ,con main,con ram .v.v.v
Miền nam gọi cái đt , cái main, cây ram .v.v.v
Cái nào nghe cũng đc hết
Qua nghe nhiều riết quen rồi
namftu1114
ĐẠI BÀNG
5 năm
Như thế này cho dễ hiều: với định luật Mo thì cứ 2 năm thì số lượng bóng bán dẫn trên một đế CPU tăng gấp đôi, kích thước không đổi. Khi định luật Mo đến giới hạn của nó thì các nhà sx vẫn tăng gấp đôi số bóng bán dẫn nhưng đế CPU cũng tăng gấp đôi kích thước. Hiện tại AMD đã có CPU to bằng 4 ngón tay rồi, vài năm nữa dự là có CPU to bằng cả bàn tay ...
@namftu1114 1 thằng thì chồng tầng. 1 thằng thì xây rộng ra. Cuối cùng thì thằng nào sẽ thắng
Congcu
CAO CẤP
5 năm
@namftu1114 Bác nhầm rồi nhé, nó đặy nhiều CPU trên một đế. Bình thường nó làm trên cùng miếng Silicon, hỏng một chỗ là ném cả tấm đi. Giờ nó làm trên 4 miếng (ví dụ thôi), và ghép lại với nhau. Chỉ là câu chuyện ghép nối, ko phải tăng diện tích miếng Silicon. Nếu dùng miếng to xác suất hỏng là rất cao!
@Sliver Dragon trước nó làm trên 1 đế bây giờ nó ghép nhiều đế lại với nhau. Kiểu gì thì intel cũng sẽ phải làm như vậy thôi
@Congcu 1 waffer là 1 cái đĩa đường kính tầm 30cm trên đó có nhiều die, xong có máy test chạy thuật toán từng con chip trên tấm đó con nào pass thì cắt ra xài con nào tạch thì vứt con nào tạch 1 phần giảm thông số dành cho chip đời thấp hơn ... chứ lỗi 1 chỗ vứt cả đĩa thì phí quá bác ơi
Congcu
CAO CẤP
5 năm
@boyngo1988 Vậy nó mới chọn cách ghép nhiều chip diện tích nhỏ, thay vì một chip đơn diện tích lớn. Chip nhỏ thì xác suất hỏng thấp hơn và, và hỏng cục nào ném cục đó, sau đó ghép các cục chạy ngon lên một đế mới và đóng gói thành CPU đa nhân vật lý.

Dễ hình dung nhất là so sánh giá của cảm biến máy ảnh Medium Format, Full Frame, APS-C là biết giá nó lệch nhau bao nhiêu lần khi tăng diện tích linh kiện lên. Xác suất tèo khi làm làm linh kiện lớn như Medium Format khá cao nên giá nó RẤT RẤT ĐẮT so với bọn bé hơn.
Bài này reup hả mod ? Mình đọc trên tinhte lâu rồi mà

KLQ nhưng anh em cho hỏi:
Laptop mình i7-4500U, RAM 8GB 1600, AMD 8670 2GB với SSD 860 EVO khi xem 4K trên YouTube với Chrome bị crash liên tục, mạng rất khỏe, load trước cả một đoạn. Nhưng down video đất về thì lại xem ngon lành. Nhờ anh em chỉ cách khắc phục
@n.a.v.i.p Mở thử trên edge xem bị ko, tắt thử vp9 trên chrome
@n.a.v.i.p có phải lâu lâu đang dùng bị crash (báo Oop j đó) ko bạn? bất kể youtube hay web khác, phải load lại nhiều lần. nếu vậy đổi trình duyệt hoặc cài lại win nha, lỗi kinh điển của chrome
@n.a.v.i.p Không dùng chrome nữa.
Team ARM toàn dùng SoC từ lâu rồi, vừa mạnh mẽ lại vừa tiện dụng, chứ Infinity Fabric hay EMIB vẫn thua SoC một bậc
@masterpk1992 Tìm hiểu Intel Kaby Lake-G rồi đi nhé, tích hợp CPU Intel và GPU AMD trên một đế chip
@fly07 https://tinhte.vn/threads/amazon-gioi-thieu-chip-arm-graviton-toi-da-16-nhan-cortex-a72-dung-cho-server-phi-giam-45.2883915/
the beo93
TÍCH CỰC
5 năm
@centernc Nói ARM tiết kiệm điện tiện lợi thì được chứ nói ARM mạnh thì bạn hơi nhầm.Nó mạnh là mạnh so với arm thế hệ trước thôi chứ so với x86 thì e rằng bạn hơi lạc quan. Sao nó mạnh mà sao không ai dùng nó cho máy trạm nhỉ ???
Chưa đọc chưa hiểu gì, đọc xong mới vỡ ra 1 điều là mình vẫn ko hiểu gì
Đây chính là lí do vì sao các thiết bị hoạt động ngày càng nóng hơn, tốc độ nhanh hơn trong một diện tích nhỏ hơn, nên những thiết bị như laptop cần có một giải pháp tản nhiệt chủ động, để ngăn chặn tình trạng overheating đang diễn ra tràn lan trên các dòng gaming laptop

Tham khảo giải pháp tản nhiệt chủ động cho laptop của bạn tại: https://www.tannhietlaptop.com
_MG_0496.JPG
TiaMi
TÍCH CỰC
5 năm
@Dinhlambk_k2011 cho em hỏi để bán fim dưới đó r s nhấn ạ,có phim ảnh minh họa ko bác ơi
Ethanol
TÍCH CỰC
5 năm
@TiaMi Chắc giống cảm ứng điện thoại trên cái tấm mica đó. Không có cảm giác bấm lún phím.
TiaMi
TÍCH CỰC
5 năm
@Ethanol công nghệ giờ hiện đại dữ vậy bác ah
@daigiahungyen Khả năng là U2417H
ai ở đây từng xài PC 286 nhỉ 😁
@congthanhgiong Em mới chỉ biết đến 586 thôi, bác xài tận 286 thì xin gọi bác 1 tiếng tiền bối rồi :D
elgaucho
TÍCH CỰC
5 năm
@congthanhgiong Dòng AT xài được lúc còn đi học, còn máy mua về xài đầu tiên là dòng Pentium 233
@Penguin Pingu 386 đây. Năm 1997. Chip 48mhz thì phải. Dùng DOS và win3.1
@hackieuhoang MS DOS chơi ko ngon bằng PC DOS của IBM, hồi xưa ổ cứng cực mắc chừng 40 mb, nên toàn phải nén disk để có gấp 2 lần dung lượng. 😁
htkim
ĐẠI BÀNG
5 năm
@congthanhgiong Những năm 1985 - 1986 mình đã xài PC XT Mono trước cả PC AT 286. PC XT có màn hình mono 2 màu (chữ trắng nền đen hoặc chữ xanh nền đen), bộ nhớ trong (tương đương RAM bây giờ) chỉ có tối đa 684 KB (KB chứ không phải MB nhé), bộ nhớ ngoài (đĩa cứng - HDD) chỉ có 10MB. Còn PC AT 286 là đã xài màn hình EGA nhiều màu nhưng độ phân giải chỉ cỡ 240x160, trên màn hình nhìn thấy toàn hột to như hột é. Nhưng phải nói PC 286 so với XT mono là cả một giấc mơ thời đó.
Cố lên amd
AMD táp vào mồm intel 😁
khoa học công nghệ bước đầu đã đạt tới giới hạn đó là kích thước vật lý
mai mốt socket cpu là nguyên cái mặt main luôn, linh kiện ở mặt dưới , kệ cụ moore :p
@tyller end và phải để nó trong phòng đông lạnh mới chạy đc 😁:D:D
amd ngày càng tạo thiện cảm so với intel
chiplet là gì nhỉ mình vẫn chưa hiểu
@daigiahungyen ko bạn ak
thang_a14
TÍCH CỰC
5 năm
Xiin lỗi bác chủ nhưng e chả hiểu gì cả
6mm xuống 7nm mà giảm 1000 lần thì micromet để đâu ad?
@Ma Vương _ MT b đừng quan tâm nữa,có vẻ như sai trích tã là 1 điều bắt buộc phải có của việc làm mod tinhte
@Ma Vương _ MT Ko biết làm tròn à. Mua đt nó đề giá 9.999.999 đ mà kêu 9tr thì thua.
tungvu1987
ĐẠI BÀNG
5 năm
@Ma Vương _ MT 6mm thì vãi quá bác nhỉ, nhưng chắc lười viết Mm

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019