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AMD detalha tecnologia dos novos chips Ryzen 5000 com 3D V-Cache

·4 minuto de leitura

A AMD surpreendeu quando anunciou em junho deste ano o 3D V-Cache, tecnologia pela qual passará a empilhar chips de memória sobre os processadores da marca. Segundo a fabricante, a novidade aumenta significativamente a densidade do CPU e pode chegar a triplicar a quantidade de cache aplicado em um único processador.

Previsto para estrear oficialmente ainda neste ano, a empresa aproveitou a realização da feira HotChips 33 nesta semana para revelar novos detalhes do 3D V-Cache, os recursos utilizados para conseguir alcançar a elevada densidade e o que está sendo estudado e desenvolvido no momento para contornar os limites da Lei de Moore.

3D V-Cache entrega alta densidade e eficiência

É importante lembrar que a técnica de empilhamento não é exatamente nova — a Intel trouxe a tecnologia ao mercado primeiro com a Foveros, utilizada nos agora encerrados Intel Lakefield. No entanto, os métodos utilizados pela AMD com o 3D V-Cache prometem avanços substanciais frente à concorrência, aprimorando de maneira significativa a performance, o consumo, a área e o custo, métricas conhecidas em inglês como PPAC.

O uso de TSVs permite que o 3D V-Cache da AMD seja 15 vezes mais denso que o Micro Bump 3D presente na linha Intel Lakefield (Imagem: Divulgação/AMD)
O uso de TSVs permite que o 3D V-Cache da AMD seja 15 vezes mais denso que o Micro Bump 3D presente na linha Intel Lakefield (Imagem: Divulgação/AMD)

A imagem acima exemplifica exatamente como a tecnologia da AMD é mais avançada ao mostrar a densidade atingida pelo 3D V-Cache, no caso a quantidade de interconexões aplicadas nos chips. O segredo está na maneira pela qual as conexões são feitas: enquanto a Foveros utiliza o método de Micro Bump 3D, uma espécie de solda microscópica, a solução do time vermelho emprega um novo método mais complexo, desenvolvido junto à TSMC.

A fixação ocorre em duas fases: a primeira realiza a ligação dos dielétricos dos dois chips em um processo hidrofílico a temperatura ambiente, seguido de um recozimento, que reduz a dureza do material para estabelecer as conexões. A segunda fase liga então os conectores de cobre das vias de silício (Through Silicon Vias, TSVs) com a difusão de estado sólido, que integra os materiais com aquecimento.

O processo de ligação dos chips é feito em duas fases, que interligam as TSVs de ambos (Imagem: Divulgação/AMD)
O processo de ligação dos chips é feito em duas fases, que interligam as TSVs de ambos (Imagem: Divulgação/AMD)

O novo chip de memória é colocado logo acima do cache L3, para se manter afastado do calor gerado pelos núcleos da CPU, e há ainda a adição de uma camada de silício estrutural no restante da superfície do processador para nivelá-lo e assim facilitar o resfriamento. Segundo a AMD, os processos e os TSVs são similares aos de chips tradicionais, o que facilita a fabricação e permite que o rendimento seja alto.

Com o 3D V-Cache, a fabricante promete manter a latência baixa, graças à largura de banda de 2 TB/s entre os chips, consumir 3 vezes menos que outros métodos de empilhamento e entregar densidade 15 vezes maior — o TSV Pitch, a distância entre cada uma das vias de silício, é de apenas 9 micrômetros, contra 50 micrômetros do Micro Bump 3D utilizado nos processadores Intel Lakefield, que serviram de base para os números da AMD.

Além do chip extra de cache de até 64 MB, são adicionados placas de silicone estrutural para nivelar o processador e facilitar o resfriamento (Imagem: Divulgação/AMD)
Além do chip extra de cache de até 64 MB, são adicionados placas de silicone estrutural para nivelar o processador e facilitar o resfriamento (Imagem: Divulgação/AMD)

Outra enorme vantagem sobre a Intel está justamente no prazo de lançamento: os primeiros processadores Ryzen 5000 com 3D V-Cache entrarão na fase de produção em massa ainda neste ano, para chegar aos consumidores pouco depois. A única tecnologia equivalente do time azul, a Intel Foveros Direct, que promete um TSV Pitch de 10 micrômetros, estreia apenas em 2023.

Futuro do empilhamento de chips

A AMD também revelou que segue estudando maneiras de expandir as tecnologias de empilhamento de chips, as quais estaria considerando ser o futuro da fabricação de semicondutores. Conforme ocorrerem avanços, poderemos ver aplicações mais amplas, com o empilhamento de RAM, CPUs ou ainda a separação dos circuitos em diferentes camadas.

O avanço das técnicas podem levar ao empilhamento de RAM, de CPUs e até à separação dos circuitos em diferentes camadas (Imagem: Divulgação/AMD)
O avanço das técnicas podem levar ao empilhamento de RAM, de CPUs e até à separação dos circuitos em diferentes camadas (Imagem: Divulgação/AMD)

Como lembra o site Tom's Hardware, os maiores desafios no momento são o aquecimento gerado pelos componentes, já que seria difícil resfriá-los de maneira otimizada estando empilhados, a alimentação, também dificultada pelo empilhamento, e os próprios processos de fabricação, que precisam ser eficientes para conseguir atingir as etapas de produção em massa.

Fonte: Canaltech

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