AMD专利揭示未来RDNA架构的独特"多芯片"GPU方法

AMD提交的专利文件显示，该公司正在探索"多芯片"GPU 设计方案，这表明下一代 RDNA 架构可能会发生巨大变化。对于图形领域来说，MCM（多芯片模块）并不是一个全新的概念，但由于单片设计的局限性，业界对 MCM 的倾向肯定会越来越大。

AMD 是在多芯片设计方面经验丰富的半导体公司之一，因为他们的 Instinct MI200 AI 加速器系列率先采用了 MCM 设计，在单个封装上堆叠了多个芯片，如 GPC（图形处理内核）、HBM 堆栈和 I/O 芯片。该公司还率先在其最新的 RDNA 3 架构上采用了 MCM 解决方案，如 Navi 31。然而，凭借这项新专利，AMD希望将这一理念转化为主流的"RDNA"架构，具体方法如下。

该专利描述了芯片组利用的三种不同"模式"，其区别在于如何分配资源并进行管理。该专利揭示了三种不同的模式，第一种是"单 GPU"模式，这与现代 GPU 的功能非常相似。所有板载芯片将作为一个统一的处理单元，在协作环境中共享资源。

第二种模式被称为"独立模式"，在这种模式下，单个芯片将独立运行，通过专用的前端芯片负责为其相关的着色器引擎芯片调度任务。

第三种模式是最有前景的，被称为"混合模式"，在这种模式下，芯片既可以独立运行，也可以共存。它充分利用了统一处理和独立处理的优势，提供了可扩展性和高效的资源利用率。

该专利没有透露 AMD 采用 MCM 设计的细节，因此我们无法评论AMD是否会决定采用专利中提到的想法。不过，从总体上讲，多芯片配置虽然可以提高性能和可扩展性，但生产起来却要复杂得多，需要高端设备和工艺，最终也会增加成本。以下是该专利对多芯片方法的描述：

通过将 GPU 分成多个 GPU 芯片，处理系统可根据运行模式灵活、经济地配置活动 GPU 物理资源的数量。 此外，可配置数量的 GPU 芯片被组装到单个 GPU 中，这样就可以使用少量的分带组装出具有不同数量 GPU 芯片的多个不同 GPU，并且可以用实现不同技术世代的 GPU 芯片构建多芯片 GPU。

目前，AMD 在消费级市场还没有合适的多 GPU 芯片解决方案。Navi 31 GPU 在很大程度上仍是采用单 GCD 的单片设计，但承载无限缓存和内存控制器的 MCD 已被移至芯片组封装。随着下一代 RDNA 架构的推出，我们可以预见 AMD 将更加注重多芯片封装，多个 GCD 将拥有各自专用的着色器引擎块。AMD 曾计划在RDNA4 系列中采用 Navi 4X/Navi 4C这样的 GPU，但据说该计划已被取消，转而采用更主流的单片封装。