英偉達下一代將面向數據中心和消費市場,分別推出基於Hopper架構和Ada Lovelace架構的GPU。有所不同的是,英偉達只在Hopper架構GPU上採用MCM多芯片封裝,Ada Lovelace架構GPU仍會保留傳統的設計,並不會像AMD基於RDNA 3架構的Navi 31那樣,將MCM多芯片封裝引入到消費級GPU。

近期,英偉達研究人員發表了一篇 文章 ,詳細介紹了英偉達正在探索如何為未來產品部署多芯片設計方案。隨着異架構計算的興起,英偉達正在尋找一種方法,增加其半導體設計的靈活性,以根據工作負載的不同,靈活匹配各種模塊,這也是MCM多芯片封裝的用武之地。
英偉達對多芯片設計的研究最早是在2017年被曝光,當時英偉達展示了通過四個小芯片構建的設計方案,不但提升了性能,還有助於提高產量(較小的芯片良品率會提高),而且還允許將更多的計算資源集合在一起。多芯片設計還有助於提高供電效率,以及有更好的散熱效果。
英偉達目前在MCM多芯片封裝GPU上的做法稱為“Composable On Package GPU”,或COPA。文章裏闡述了英偉達如何處理HPC和AI工作負載之間的差異,隨着兩者計算需求的變化,對計算的要求也漸行漸遠。英偉達擔心,過於單一的GPU架構,會逐漸失去HPC和AI工作負載中的計算優勢,而兩者的市場規模卻在日益增長。

為了更好地應對未來的計算需求,英偉達一直在模擬不同的多芯片設計和配置,確認不同工作負載所需要的硬件模塊情況。根據英偉達提供的數據,在HPC工作負載上,減少25%的顯存帶寬實際上只降低了4%的性能,如果再減少25%,性能損失則再增加10%。因此,減少50%的顯存帶寬並移除相關硬件模塊後,可以替換成更合適的硬件模塊,為對應的工作負載提供相應的性能,從而提高效率。由於並不是所有硬件模塊都是對等的,個別功能是不可或缺的,COPA是英偉達嘗試模擬多芯片設計的影響,以及與性能之間的關係。
英偉達目前優先考慮的是HPC和AI市場,除了高利潤的因素以外,不少企業通過定製解決方案的做法逐漸蠶食着英偉達的市場空間。當然,這種根據工作負載做針對性配置的做法也可以應用與英偉達其他GPU產品線,包括消費市場的GeForce顯卡。不過與專業市場不同,遊戲中的渲染工作方式有着本質上的區別,如果採用多芯片設計,則需要進一步提高小芯片之間的互聯速度。

此前AMD已 談及 了其3D堆棧技術的發展方向,表示封裝選擇和芯片架構取決於具體產品的性能、功率、面積和成本,AMD稱之為PPAC。如果將已經發布和即將推出的產品包括在內,AMD有14種多層小芯片設計的封裝架構正在進行中。AMD認為,未來屬於多芯片的模塊化設計和匹配協調的封裝。
AMD已通過X3D封裝的產品邁出了第一步,在CPU上展示了對成本、功耗和性能等方面的影響。在GPU上採用同樣的設計會更為困難,不過技術的發展最終會推動英偉達實現多芯片設計的目標,即由多個不同功能模塊的小芯片組成GPU,可以根據工作負載的計算需求做出更專業化的組合。