AMD Navi 31, ¿la primera GPU de escritorio basada en chiplet?

AMD ya está trabajando en RDNA 3, una arquitectura gráfica que será la sucesora de la actual RDNA 2, y que podría marcar un auténtico punto de inflexión al convertirse, según una nueva información, en la primera en utilizar un diseño MCM.

Vamos a detenernos un momento a explicar qué es exactamente un diseño MCM. Esas siglas se identifican con «multi chip module», que traducido al español significa módulo multichip, y se refiere a la utilización de chips pequeños que, al trabajar juntos como si fuesen uno solo, pueden crear un «súper chip».

AMD lleva utilizando este diseño desde que lanzó Zen, y lo ha mantenido con Zen+, Zen 2 y Zen 3, una arquitectura, esta última, que ha mantenido el chiplet o unidad CCD como base mínima, pero con cambios importantes que, curiosamente, acercan su estructura interna a los diseños monolíticos tradicionales.

Hemos escuchado rumores sobre la próxima GPU Navi 31 desde hace un tiempo. De hecho, ya ha habido rumores sobre Navi 41 . El Navi 31 podría ser el primer diseño de MCM (módulo multichip) de AMD. También se espera que NVIDIA tome la misma ruta con su serie Hopper, sin embargo, no está claro si la arquitectura está destinada a juegos o cargas de trabajo informáticas. Por otro lado, AMD dejó en claro que RDNA3 tiene el ADN de Radeon y, sin duda, apunta al mercado de los juegos.

El sucesor de Instinct MI100 (ya no se llama Radeon) basado en la arquitectura GPU y CDNA de Arcturus competirá con los chips de cómputo Gx100 de NVIDIA. Es más que probable que el CDNA tome el mismo camino con el diseño de múltiples chips en algún momento en el futuro; simplemente es más fácil sincronizar cargas de trabajo informáticas simples en múltiples matrices en lugar de gráficos complejos. Incluso la arquitectura Xe-HP de Intel se basará en ‘mosaicos’, que podría ser el primer intento de la industria en el diseño de chiplet GPGPU.

AMD Navi 31 ya había aparecido en una fuga de macOS11 . Pero no hemos escuchado mucho sobre la arquitectura desde entonces. AMD realmente habló sobre la arquitectura RDNA 3 en noviembre, pero la información proporcionada por el vicepresidente ejecutivo de AMD, Rick Bergman, solo estaba relacionada con un tema: la eficiencia energética. En una entrevista con The Street en noviembre, Rick Bergman confirmó que AMD se compromete a ofrecer el mismo rendimiento por vatio de mejora sobre RDNA 2.

Bergman: “Retrocedamos y hablemos de los beneficios de ambos. Entonces, ¿por qué apuntamos, de manera bastante agresiva, al rendimiento por vatio [mejoras para] nuestras RDNA 2 [GPU]? Y luego sí, tenemos el mismo compromiso con RDNA 3.

“Así que [hay] en realidad muchas eficiencias … si puede mejorar sustancialmente su rendimiento por vatio. En el lado del portátil, eso es aún más obvio, porque estás en un espacio muy limitado, puedes traer más rendimiento a esa plataforma nuevamente sin algunas soluciones de enfriamiento exóticas … Nos enfocamos en eso en RDNA 2. Es un gran enfoque en RDNA 3 también “.
– Vicepresidente ejecutivo de AMD, Rick Bergman, a través de The Street

Un nuevo rumor había aparecido el 1 de enero. Solo lo hemos notado porque fue retuiteado por 3DCenter.org. Si bien es imposible confirmar esas revelaciones, pensé que aún podría ser interesante para nuestros lectores. Según el usuario de Twitter @ Kepler_L2, se rumorea que Navi 31 tiene un diseño de chiplet dual con 80 unidades de cómputo cada uno. Esto significa que la GPU podría ofrecer hasta 160 CU en total, el doble que Navi 21.

Nada que pueda confirmar al 100% ahora, pero por lo que sé, Navi 31 es un chiplet de 80 CU y el SKU superior tiene 2 de ellos.
– Kepler (@ Kepler_L2) 1 de enero de 2021

También se espera que AMD RDNA 3 traiga una mejora notable del rendimiento en el trazado de rayos. Según las revisiones, la implementación de RDNA 2 de la aceleración de hardware de trazado de rayos claramente no es tan buena como el núcleo NVIDIA 2nd Gen RT, por lo que AMD tiene mucho trabajo por hacer. Todavía estamos esperando más detalles sobre la implementación de AMD de Deep Learning Super Sampling para la tecnología de súper resolución basada en IA. Sin embargo, estos se basarían en núcleos de cómputo similares a Tensor y hasta ahora AMD no ha implementado dichos núcleos en sus GPU. ¿Navi 31 ofrecería tal tipo de núcleo? Aún se desconoce.

El usuario de Twitter en busca de patentes @ Underfox3 descubrió recientemente que AMD ya está desarrollando una tecnología para sincronizar la carga de trabajo entre las GPU basadas en MCM y un nuevo procesador de comandos que orquesta la tubería de trazado de rayos para las GPU de próxima generación. Esos dos pueden aparecer en arquitecturas RDNA 3.

Patente: programador de despacho múltiple basado en procesador de comandos – AMD
Procesador de comandos para orquestar la canalización de trazado de rayos, acelerando la ejecución del trazado de rayos.
Se acerca el AMD Ray Tracing de segunda generación.
Más detalles: https://t.co/FnrPkPMW7l pic.twitter.com/E8axN73pQG
– Underfox (@ Underfox3) 22 de enero de 2021

¿Por qué daría el salto AMD al diseño MCM con RDNA 3?

Cuando hablamos de las ventajas, y desventajas, de los procesadores Intel y AMD ya tocamos este tema de una forma bastante precisa, y la verdad es que se puede trasladar a la perfección al caso que nos ocupa.

Un diseño MCM permite dividir un chip enorme en varios chips más pequeños. Esto simplifica el traslado de ese diseño a la oblea, ya que hay menos posibilidades de que algo salga mal, y facilita los futuros avances en materia de proceso de fabricación.

Vamos a ver un ejemplo para entenderlo mejor. Piensa en una GPU como la que utiliza la Radeon RX 6900 XT, que suma 5.120 shaders. Esa GPU utiliza un diseño de núcleo monolítico, es decir, todos los shaders se integran en un único chip. Adaptarlo a un diseño MCM sería posible, ya que bastaría con dividir la GPU en dos chips de 2.560 shaders cada uno, que estarían interconectados y trabajarían como si fuesen uno solo.

Obviamente, es más fácil conseguir un chip con 2.560 shaders totalmente funcionales que uno con 5.120 shaders totalmente funcionales. Con este sencillo ejemplo hemos explicado a la perfección la importancia, y el valor, de los diseños MCM. Sin embargo, debemos tener en cuenta que esto plantea desafíos importantes, y la verdad es que ya vimos muchos de ellos con el lanzamiento de Zen:

• Interconexión eficiente de los chips.
• Sistema de cachés y de memoria (baja latencia, comunicación óptima).
• Gestión de la carga de trabajo y asignación de la misma.
• Latencias de los diferentes elementos que forman el conjunto MCM.

AMD nunca ha confirmado cuándo exactamente se podría anunciar la arquitectura RDNA 3, pero según las hojas de ruta, se espera que AMD hable sobre la arquitectura para 2022. Parece que AMD podría levantar una cortina sobre RDNA3 en algún momento de este año.

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