AMD ต่อเลโก้สร้างการ์ดจอได้อย่างไร? เข้าใจ Chiplet ใน RX 7900 XTX ใน 3 นาที

ถ้าบอกว่า AMD ไม่ได้ 'ผลิต' การ์ดจอแบบชิ้นเดียวอีกต่อไปแล้ว แต่เลือก 'ประกอบ' มันจากชิ้นส่วนเล็กๆ หลายชิ้นแทน คุณอาจสงสัยว่าทำไมถึงทำแบบนั้น และมันแตกต่างจากเดิมยังไง? คำตอบง่ายกว่าที่คิด เพราะมันคือหลักการเดียวกับการต่อเลโก้นั่นเอง บทความนี้จะพาคุณเข้าใจสถาปัตยกรรม Chiplet ที่อยู่ใน RX 7900 XTX แบบไม่ต้องมีพื้นฐานวิศวกรรมเลยสักนิด

ก่อนหน้านี้การ์ดจอถูกสร้างอย่างไร?

ลองนึกภาพขนมปังก้อนใหญ่ก้อนเดียว ทุกอย่างอยู่รวมกันหมด ทั้งแป้ง ไส้ และครีม

นั่นคือวิธีที่ GPU รุ่นเก่าถูกออกแบบ เรียกว่าสถาปัตยกรรม Monolithic หรือ 'ชิปชิ้นเดียว' ซึ่งหมายความว่าทุกส่วนของการ์ดจอ ไม่ว่าจะเป็น core ประมวลผล, หน่วยความจำ Cache, หรือวงจรควบคุมต่างๆ ล้วนถูกแกะสลักลงบนซิลิกอนแผ่นเดียวทั้งหมด

ปัญหาคือ ยิ่งชิปใหญ่ขึ้น โอกาสที่จะมีข้อบกพร่อง (defect) ในกระบวนการผลิตก็ยิ่งสูงขึ้นตาม ส่งผลให้ต้นทุนพุ่งสูงอย่างน่ากลัว

—

Chiplet คืออะไร? อธิบายด้วยเลโก้

นี่คือจุดที่ AMD เปลี่ยนเกม

แทนที่จะสร้างชิปยักษ์ชิ้นเดียว AMD เลือกแนวทางแบบ Chiplet ซึ่งก็คือการแบ่งชิปออกเป็น 'บล็อก' เล็กๆ หลายชิ้น แต่ละชิ้นทำหน้าที่เฉพาะของตัวเอง แล้วค่อยนำมาเชื่อมต่อกันบนฐาน

ฟังดูคุ้นๆ ไหม? เพราะมันคือหลักการเดียวกับ เลโก้ เลย

• เลโก้แต่ละชิ้น = Chiplet แต่ละตัว
• ฐานเลโก้ = Interposer หรือแผ่นเชื่อมต่อกลาง
• การต่อเลโก้เข้าหากัน = การสื่อสารระหว่าง Chiplet ผ่าน Infinity Fabric
• โมเดลเลโก้สำเร็จรูป = การ์ดจอ RX 7900 XTX ที่สมบูรณ์

ง่ายขนาดนี้เลย

—

RX 7900 XTX ประกอบด้วยชิ้นส่วนอะไรบ้าง?

เมื่อเปิดฝาของ RX 7900 XTX ออกมาดู (เชิงสถาปัตยกรรม) จะพบ Chiplet หลักๆ อยู่ 2 ประเภท:

1. GCD — Graphics Compute Die

นี่คือหัวใจหลักของการ์ดจอ เป็น Chiplet ที่ทำหน้าที่ประมวลผลกราฟิกทั้งหมด ใช้กระบวนการผลิตที่ล้ำที่สุดคือ TSMC 5nm เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในขนาดที่เล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้

คิดว่ามันคือ 'บล็อกเลโก้หลัก' ที่เป็นตัวกำหนดว่าโมเดลนี้คือรถ เรือ หรือปราสาท

2. MCD — Memory Cache Die

ถ้า GCD คือสมอง MCD ก็คือ 'กระเป๋าเป้ขนาดยักษ์' ที่ใส่ข้อมูลสำรองไว้ใกล้มือ RX 7900 XTX มี MCD ถึง 6 ชิ้น รายล้อม GCD อยู่ และแต่ละชิ้นบรรจุ Infinity Cache ไว้ชิ้นละ 16MB รวมกันได้ 96MB

ที่สำคัญ MCD ใช้กระบวนการผลิตที่เก่ากว่าคือ TSMC 6nm ซึ่งราคาถูกกว่า ทำให้ AMD ประหยัดต้นทุนได้มหาศาล

—

ทำไม AMD ถึงเลือกทำแบบนี้? ประโยชน์จริงๆ คืออะไร?

นี่คือส่วนที่ทำให้หลายคน 'ปิ๊ง' กับไอเดียนี้:

1. ลดของเสียในการผลิต

ชิปชิ้นเล็กมีโอกาสเกิด defect น้อยกว่าชิปชิ้นใหญ่มาก ถ้าเลโก้ชิ้นหนึ่งพัง เราทิ้งแค่ชิ้นนั้น ไม่ใช่ทั้งโมเดล

2. ประหยัดต้นทุนอย่างชาญฉลาด

ใส่เทคโนโลยีแพงๆ เฉพาะส่วนที่ 'คุ้มค่า' เช่น GCD ใช้ 5nm แต่ MCD ใช้ 6nm ที่ถูกกว่า เพราะ Cache ไม่จำเป็นต้องใช้ node ล้ำที่สุด

3. ยืดหยุ่นและขยายขนาดได้ง่าย

อยากได้รุ่นถูกลง? ใส่ MCD น้อยลง อยากได้รุ่นแรงขึ้น? ใส่เพิ่ม หลักการเดียวกับการซื้อเลโก้เสริมมาต่อ

4. รับมือกับขีดจำกัดของฟิสิกส์

ในยุคที่ทรานซิสเตอร์เล็กลงได้ยากขึ้นเรื่อยๆ Chiplet ช่วยให้เราสร้างชิปที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นได้โดยไม่ต้องรอให้เทคโนโลยีการผลิตก้าวไปอีกขั้น

—

ข้อท้าทายที่ AMD ต้องฝ่าฟัน

แน่นอนว่าการต่อเลโก้ฟังดูง่าย แต่ในความเป็นจริงมีความซับซ้อนซ่อนอยู่

• Latency — การส่งข้อมูลข้ามระหว่าง Chiplet ใช้เวลานานกว่าการส่งภายในชิปชิ้นเดียว AMD แก้ปัญหาด้วย Infinity Fabric ที่ออกแบบมาเพื่อให้การสื่อสารเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
• การออกแบบซอฟต์แวร์และ Driver — ต้องเขียน Driver ที่ฉลาดพอที่จะจัดการ Chiplet หลายตัวให้ทำงานเหมือนเป็นหน่วยเดียว ซึ่งซับซ้อนกว่าเดิมอยู่มาก

แต่เมื่อชั่งน้ำหนักแล้ว ประโยชน์ที่ได้รับนั้นคุ้มค่ากับความท้าทายที่ต้องเผชิญ

—

สถาปัตยกรรม Chiplet ใน RX 7900 XTX ไม่ใช่แค่เรื่องของวิศวกร มันคือการเปลี่ยนวิธีคิดเกี่ยวกับการสร้างชิปทั้งอุตสาหกรรม ด้วยหลักการง่ายๆ อย่าง 'แยกส่วน ทำแต่ละส่วนให้ดีที่สุด แล้วค่อยประกอบ' AMD พิสูจน์ให้เห็นว่าบางครั้งคำตอบที่ชาญฉลาดที่สุดคือการมองย้อนกลับไปหาหลักการพื้นฐาน เหมือนกับเด็กที่รู้ว่าเลโก้ชิ้นเล็กๆ สามารถสร้างอะไรก็ได้บนโลกใบนี้

คุณเคยรู้สึกว่าเทคโนโลยีซับซ้อนเกินไปไหม? แชร์บทความนี้ให้เพื่อนที่ชอบคอมได้อ่านกัน แล้วติดตาม The Tower Computer เพื่อไม่พลาดเรื่องราวเทคโนโลยีที่เข้าใจง่ายแบบนี้อีกเยอะๆ