EMIB技術(shù)助力英特爾Stratix 10 MX FPGA帶寬暴漲

英特爾的“嵌入式多芯片互連橋接”（EMIB）技術(shù)，或許是本年度芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一大趣事。其使得英特爾可以在同一片基板上連接不同的異構(gòu)部件（heterogeneous dice），同時(shí)又不至于太占地方。 今天，英特爾披露了有關(guān)如何通過 EMIB 幫助全新 Stratix 10 MX FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列）家族芯片實(shí)現(xiàn)帶寬大漲的部分細(xì)節(jié)。




在板載二代高帶寬內(nèi)存（HBM 2）、以及尚未正式宣布聯(lián)姻的 Intel CPU 和 Radeon GPU 的基礎(chǔ)上，英特爾將使用 EMIB 來(lái)掛接Stratix 10 MX FPGA 芯片，最多四塊“瓷貼”可提供高達(dá) 512GB/s 的帶寬。

除了 HBM2 內(nèi)存堆棧，英特爾還會(huì)使用 EMIB 掛接四個(gè) FPGA 信號(hào)收發(fā)器，比如 PCIe 。在白皮書（ PDF ）中，英特爾還提到了使用 FPGA 和 DDR4 內(nèi)存來(lái)擴(kuò)展當(dāng)前系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)。

三通道 DDR4-3200 內(nèi)存或許可以滿足當(dāng)前 FPGA 的 80 Gb/s 帶寬需求，但縮放比例和布局上的挑戰(zhàn)，在當(dāng)今的戲狗架構(gòu)中幾乎是不可能克服的。




隨著未來(lái) FGPA 處理需求的增長(zhǎng)，是無(wú)法無(wú)限地在一片基板上安裝足夠多的 DDR I/O 針腳來(lái)滿足其帶寬需求的。

即便有可能在 FGPA 封裝包上安置足夠多的 I/O 針腳，額外的每條內(nèi)存也需要占用相當(dāng)耗能的 I/O 緩沖來(lái)驅(qū)動(dòng)它們，導(dǎo)致帶寬的需求超出了對(duì)每瓦特性能尤為敏感的數(shù)據(jù)中心等市場(chǎng)的設(shè)計(jì)約束。

最后，英特爾指出，將 10 組 DDR4 DIMM 插槽放到一塊 PCB 上，理論上可達(dá) 256GB/s 吞吐率（在未來(lái)對(duì) FPGA 也有這方面的某些需求），但會(huì)占用相當(dāng)多的面積、讓數(shù)據(jù)中心的密度不增反減。




上面提到的許多約束，也是 AMD 開始開發(fā) HBM 內(nèi)存來(lái)滿足其 GPU 帶寬需求的一個(gè)主要原因。與占用大量 PCB 面積的 GDDR5 顯存芯片相比，HBM 不僅占地更小，所需布置的線路和能耗也更少。

當(dāng)前廠商們多需要在 GPU 和 HBM 顯存之間使用中介層（interposer），這顆額外的硅芯片確實(shí)也很占地方，不僅增加了封裝的復(fù)雜性，也限制了芯片整體尺寸的收縮。

因此，英特爾對(duì) EMIB 的定位是‘克服使用 DDR4 和 FPGA 以增加帶寬的挑戰(zhàn)’。與 Fuji 和 Vega GPU 上的 HBM 顯存所搭檔的中介層不同，EMIB 讓英特爾的 Stratix 10 MX FPGA 在納入 HMB2 顯存時(shí)的占地限制沒那么大。




英特爾表示，使用 EMIB 還可以讓那些類似的基板受益，因?yàn)闃蚪悠髦皇呛苄〉囊黄捎梦⑼梗╩icro-bumps）而不是硅通孔（TSVs）來(lái)連接核心。

此外該公司不用擔(dān)心制造上的挑戰(zhàn)、或者減少 TSV 的產(chǎn)量，因?yàn)樗梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的倒裝芯片技術(shù)，封裝集成了 EMIB 的芯片。

最終，所有這些奇特的技術(shù)，都可以讓 Stratix 10 MX FPGA 芯片盡享指數(shù)級(jí)的內(nèi)存帶寬增長(zhǎng)。與當(dāng)前 FPGA 方案相比（4~6 組 DDR 通道），其支持多達(dá) 64 組的并發(fā)內(nèi)存訪問。

另外，該 FPGA 芯片采用英特爾的 HyperFlex 架構(gòu)打造，運(yùn)行頻率可以達(dá)到 1GHz 。隨著后續(xù)的優(yōu)化，其能夠?qū)崿F(xiàn)更高的性能和應(yīng)用加速的靈活性。











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