¿Pasa el futuro de los procesadores de Intel y AMD por varios dies?

Escrito por Javier Lopez

Con la entrada de Ryzen al mercado la perspectiva de los procesadores, tanto de consumo como de servidor ha entrado en un paradigma digno de estudio. Aunque Intel es reticente a entrar en la llamada MCM que AMD ha puesto sobre la mesa ¿es posible que el futuro de los procesadores para ambas compañías sea usar varios dies?

Volvemos a la carrera por mayor número de núcleos entre Intel y AMD

intel-vs-AMD

Si bien Intel hace poco fue clara al respecto en cuanto a cantidad de núcleos, lo cierto es que no para de añadir mayores tamaños en cuanto a número se refiere. Esto en el mercado de servidores tiene sentido, donde la potencia nunca es suficiente y el ahorro de energía y calor es una constante donde se debaten los ingenieros de sistemas.

El problema y donde reside la base de este artículo es sencilla, la capacidad para seguir añadiendo núcleos a un procesador solo pasa, de momento, por dos sistemas: monodie o MCM, también llamada tecnología de múltiples núcleos.

MCM no es ni mucho menos nueva, Intel hace años ya trabajó y lanzó procesadores con dicha tecnología como por ejemplo el Pentium D.

Intel Pentium D dual core

Dicho chip contenía dos núcleos Prescott y dos núcleos Cedar Mill comunicados exclusivamente por el FSB y donde Intel lanzó dos versiones con distinta litografía (90 y 65 nm) en un árduo trabajo por buscar nuevos caminos para la Ley de Moore.

Tanto empresas como usuarios demandan tres cosas: más potencia/rendimiento, menor consumo y menor precio. Esto pone a cada generación de procesadores lanzados en jaque contra todo lo visto hasta ese momento y supone un esfuerzo brutal de ambas compañías por mejorar en cada uno de estos ámbitos.

Obviamente, si necesitamos más núcleos y encima a mayor frecuencia, el área del núcleo debe hacerse cada vez mayor a mismo proceso litográfico. Esto supone un problema enorme para Intel y AMD, ya que a mayor tamaño y densidad menor tasa de rendimiento y capacidad de sus obleas en cuanto a éxito.

MCM-04

Es decir, cuanto más pequeña sea el área del chip total más tasa de éxito de la oblea y cuanto mayor rendimiento de la misma menor desperdicio, menores costes y por lo tanto se puede trabajar en menos espacio.

La Ley de Moore está muerta

final-de-la-ley-de-moore-670x410

Si miramos las CPUs actuales y tenemos lo dicho en cuenta, podemos llegar a la conclusión de que la Ley de Moore lleva años muerta y tanto Intel como AMD lo saben y son conscientes, el paradigma ha cambiado.

Cada vez cuesta más aumentar el número de los transistores en un die y el salto de rendimiento es cada vez más pequeño. A ello se le suman los problemas con los procesos litográficos actuales donde son muchas las compañías que luchan por ofrecer un menor tamaño y densidad por mm2.

Además, los costos están aumentando y son cada vez menos rentables en su inicio, por lo que tienen que pasar más años para ver las mismas tasas de rendimiento económico que en litografías anteriores.

coste por oblea

Es aquí cuando la tecnología MCM vuelve a escena. ¿Un chip compuesto por dies más pequeños es realmente más barato de fabricar que un die monolítico de mayor tamaño?

La respuesta es obvia, sí, es más barato de fabricar, pero a su vez implica unas prestaciones menores que son difícilmente salvables. El diseño de un solo die por parte de Intel es más caro, más complejo y por lo tanto necesita una mayor I+D que lo que ofrecía antaño AMD.

Si a esto le sumamos que la posición económica de AMD no era la mejor, obtenemos el cambio que hemos visto hasta ahora. Así, AMD tuvo que optar por usar MCM en sus procesadores Ryzen y EPYC, donde las unidades CCX forman parte central del proceso y son interconectadas por el ya famoso Infinity Fabric.

MCM-05

Los datos de AMD son claros al respecto, su diseño MCM es un 41% más barato de fabricar que un die único cuando hablamos de un procesador de 32 núcleos EPYC. El problema como hemos dicho es la interconexión y salidas de esos núcleos.

EMIB vs WoW, Intel Vs TSMC

Intel lleva muchos años de ventaja a AMD al respecto gracias a la tecnología EMIB o Puente de interconexión de matriz múltiple, donde los de Santa Clara no solo no necesitan TSV para las conexiones, sino que las que realizan son más rápidas.

Así, con lo último que ha presentado Intel para servidor, Cascade Lake, han realizado un procesador donde han unido dos CPUs Cascade Lake de 24 núcleos en un MCM para dar vida a un procesador de 48 núcleos en total.

La respuesta de AMD no se hizo esperar y presentó un procesador de 64 núcleos en MCM a 7 nm donde un I/O central albergará diferentes funciones de acceso y salida para los 8 dies que incorpora.

AMDZen2_02

Para ello AMD ha tenido que recurrir a lo último de TSMC, su proceso WoW o Wafer on Wafer, similar al EMIB de Intel y que consigue, en teoría, mejorar las latencias y aumentar el ancho de banda entre los dies.

Entonces, visto todo esto ¿el futuro pasa por un mayor número de dies? Lo que creemos desde Hardzone es que será, de momento, un ecosistema mixto, donde en gama de escritorio podremos encontrar CPUs monolíticas y MCM, mientras que en servidor todo girará a MCM.

Lo que sí parece claro es que el proceso litográfico es más importante que nunca, ya que a mayor densidad de transistores se pueden fabricar CPUs monolíticas que cubran las necesidades del mercado común, sobre todo teniendo en cuenta las limitaciones del software existentes en dicho mercado y donde un mayor número de núcleos no significa un mejor rendimiento en todas las situaciones.

En cambio, en el mercado de servidor las prioridades y funcionalidades son otras. Con un paralelismo de recursos casi del 100%, un mayor número de núcleos en una sola CPU y a una frecuencia competente es sinónimo de un éxito garantizado siempre y cuando el rendimiento obtenido sea el esperado.

Aquí es donde AMD puede tener de momento cierta ventaja sobre Intel, ya que dispone de un nodo más avanzado y un diseño que, de funcionar, puede poner entre las cuerdas al gigante azul, aunque este tiene un 99% de cuota actualmente en este ámbito.

Continúa leyendo
  • Jorge Pascual

    Buen articulo.

  • miguel pozos

    Solo corregir que la ley Moore, está muerta en la arquitectura x86_64.
    En la ARM está muy viva, el salto de rendimiento en los móviles es muy significativo. 🤔

    • Jorge Alvarado

      En los ultimos tres años ha sido igual el rendimiento de los móviles ya no aumentan mucho

      • Luis David Zúñiga Amador

        Si hay rendimiento, pasar de un SoC de Qualcomm de 28nm Sd400 a otro de 14nm como el Snapdragon 660, el salto de rendimiento en los móviles es muy significativo. 🤔Jajaja Alv :v

        • MikeKonami

          Eso es porque uno es serie 400 y el otro serie 600.
          Y en realidad, tampoco. Porque el 660 es un 835 en un proceso litográfico mayor (14 vs 10)
          Debería ser parte de la serie 700, que curiosamente comenzó con el 710, y no el 700. 🤔

    • Sergio Estrada

      Solo corregir que la ley de Moore aplica al tamaño de la litografía, no al rendimiento

      • miguel pozos

        🙈 tienes razón lo olvidé. Igualmente, en los móviles si que aplica, ya van por los 7 nm. Con los Cortex A76.

        • Sergio Estrada

          La ley de Moore dice que cada dos años se debe duplicar la densidad de transistores en la misma superficie. Los 14nm se estrenaron en el 2014, 4 años después se logró llegar a los 7nm, osea que ya no aplica como tal, si fuera como afirmas este año se debieron presentar los 3nm, lo cual ya es casi imposible de hacer con el silicio ya que el transistor seria de apenas 4 átomos.
          Al final el tamaño no importa tanto como la implementación, un Intel a 45nm rendía muchísimo mejor que un AMD de 28nm

          • miguel pozos

            Me parece que no, es lineal.
            Cómo tener 4^2 unidades nos da 16 unidades de área.
            2^2 son 4.
            Los transistores, tiene un ancho, por eso el ejemplo de arriba.

          • Darkispace

            Realmente en el nodo de 7nm suponiendo que se refiere al largo literal tendrías 59 átomos de silicio y en el nodo de 3nm serian 25 átomos de silicio (cada átomo tiene un “tamaño” propio, por ej el silicio que mide 120pM)

  • Inocencio

    Momento AMD no serán los CPU que usará Amazon y Microsoft para sus servidores y otros con lo que tendría un 30% del mercado 🤔🤔🤔 entonces ese 99% de Intel está anticuado como el dinosaurio lesviano ?????

    • giratina 8

      AMD ya ha ganado cuota de mercado pero juraría que Amazon y miscrosof usan procesadores de inteI

      • alex

        amazon usara y Microsoft ya tiene

        • Jorge Antonio Piris Da Motta

          Me perdí amigo, quién usa wué?

  • Hugo Bravo

    core 2 quad tambien tiene 2 dies