浅谈MCM GPU的概念

GPU是单片的，制造商将整个 GPU 打造为一个大芯片。制造更小的晶体管变得越来越难，因此大规模 GPU 芯片的时代可能很快就会结束。相反，未来可能是多芯片模块 (MCM)。

　　MCM GPU的概念很简单。与包含所有处理元素的大型 GPU 芯片不同，您有多个较小的 GPU 单元，它们使用极高带宽的连接系统（有时称为“结构”）相互连接。这允许模块相互通信，就好像它们是单片 GPU 的一部分一样。

　　制作更小的 GPU 模块并将它们绑定在一起比单片方法更有优势。首先，您希望从每个硅片上获得更好的良率，因为一个缺陷只会毁掉一个模块而不是整个 GPU。这可能会导致更便宜的 GPU 并使性能扩展更容易。如果您想要更快的显卡，只需添加更多模块！

　　使用多个芯片来提升的想法并不新鲜。您可能还记得最快的游戏 PC 使用多个相互连接的显卡的时候。NVIDIA 的解决方案被称为 SLI（Scalable Link Interface），而 AMD 有 Crossfire。

　　性能扩展从来都不是完美的，第二张卡平均增加了 50-70% 的性能。主要问题是找到一种在两个或多个 GPU 之间分配渲染负载的方法。这是一项复杂的任务，SLI 和 Crossfire 都受到带宽限制。 这种方法还会导致各种图形故障和性能问题。如今，您在消费级 GPU 上找不到此功能，而且由于渲染管道在游戏中的工作方式，SLI 不再可行。像 RTX 3090 这样的高端显卡仍然具有 NVLink，可以将多张显卡连接在一起，但这是针对特殊的GPGPU工作负载而不是实时渲染。

　　MCM GPU 作为单个单片 GPU 呈现给游戏或图形软件等软件。所有的负载平衡和协调都是在硬件级别处理的，所以 SLI 过去的糟糕日子不应该卷土重来。

　　如果 MCM 的想法听起来很熟悉，那是因为这种技术已经在 CPU 中很常见。具体来说，AMD 以开创性的“小芯片”设计而闻名，他们的 CPU 由通过“infinity fabric”连接的多个模块制成。自 2016 年以来，英特尔也一直在开发基于小芯片的产品。 最新的Apple Silicon芯片包含多个独立的 GPU，因此将它们视为 MCM GPU 技术的一个例子并没有错。考虑一下Apple M1 Ultra，它实际上是两个 M1 Max 芯片通过高带宽互连粘合在一起。尽管 Ultra 包含两个 M1 Max GPU，但它们为 Mac 上运行的任何软件提供了一个 GPU。

　　这种通过将多个SoC（片上系统）模块粘合在一起来制造更大、更好芯片的方法已被证明对 Apple 非常有效！

　　在撰写本文时，下一代 GPU 是 AMD 的 RDNA 3 和 NVIDIA 的 RTX 40 系列。泄漏和谣言表明RDNA 3 很有可能成为 MCM GPU ，同样的谣言也比比皆是，关于NVIDIA 未来的 GPU。 这意味着我们可能正处于 GPU 性能重大飞跃的风口浪尖，随着良率的提高，价格可能会下降，从而压低旗舰卡或高端卡的价格。

编辑：黄飞