Dos GPU apiladas, ¿el futuro de las tarjetas gráficas de NVIDIA?

No hay ninguna duda que el uso de sistemas de empaquetados avanzados que van más allá marcan el futuro en el mercado de los semiconductores. Es por ello que no nos debe extrañar que aparezcan patentes sobre nuevos diseños de hardware que hacen uso de este nuevo paradigma, como es el caso de la GPU 3DIC recién patentada por NVIDIA.

Uno de los problemas que existen de cara a escalar futuras GPU está en el hecho que estas son cada vez más grandes y para llegar a ciertos niveles de rendimiento es necesario superar los límites de la retícula que se puede conseguir fabricando la GPU en un solo chip, de ahí que el futuro sea en forma de chiplets y ya se encuentren en diseños terminados y de pronto de su lanzamiento en el mercado HPC como es el caso de las AMD Instinct MI200 o la Intel Ponte Vecchio.

Pues bien, NVIDIA ha publicado una patente donde va más allá, dado que en vez de promover un procesador gráfico dividido en varios chips interconectados entre sí para funcionar como un bloque conjunto en este caso dicha división se mantiene, pero hablamos de que estos se encuentran interconectados en vertical haciendo de vías a través de silicio, por lo que podemos decir que NVIDIA ha patentado una GPU 3DIC.

¿Qué dice la patente de la GPU 3DIC de NVIDIA?

Patente GPU Dual NVIDIA 3DIC TSV

Bajo el título FACE-TO-FACE DIES WITH ENHANCED POWER DELIVERY USING EXTENDED TSVS se encuentra la patente de NVIDIA en la que hablan de una GPU múltiple compuesta por dos chips, los cuales se encuentran conectados uno encima de la otra, pero están colocadas de tal manera que la que se encontraría en la base estaría colocadas boca arriba, mientras que su compañera está en posición inversa y por tanto boca abajo.

Lo más seguro para conectar las caché de último nivel de ambos chips gráficos. El motivo es que la LLC es crucial para que ambas GPU no sólo puedan funcionar en conjunto como una sola sin problema de latencia en su comunicación y de ancho de banda interno, sino también para asegurarse que puedan compartir un pozo de VRAM común.

SoIC empaquetado

La interconexión en la GPU 3DIC se haría haciendo uso de las vías a través de silicio, las cuales atraviesan en vertical la estructura de ambos chips para comunicarse entre sí. Por lo que estamos hablando de una estructura muy parecida a la Intel Foveros y dado que NVIDIA es una empresa que no fabrica chips entonces han de tirar de un tercero y las posibilidades por el momento se limitan a TSMC dado que Samsung no tiene desarrollado un método 3DIC.

Como punto final hemos de tener en cuenta que el hecho de colocar dos procesadores tan cerca el uno del otro acaba produciendo problemas de ahogamiento termal, por lo que pese a que una GPU doble 3DIC es una forma de duplicar la cantidad de unidades respecto a un diseño convencional con un solo chip. La cercanía de los procesadores hace que se tenga que optar por bajar la velocidad de reloj para así reducir la temperatura y el consumo.

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