AMD新第二代3D V-Cache芯片细节-最高可达2.5 TB/s

AMD的Ryzen 9 7950X3D是世界上速度最快的game CPU，因为AMD决定将其颠覆性的3D芯片堆叠技术引入Zen 4。 

AMD已经推出了第二代3D V-Cache，而Intel没有竞争对手的技术。这确保了AMD在某些数据中心应用的最 佳CPU方面都取得了胜利。总的来说，AMD的第二代3D V-Cache技术比第一代技术进步了令人印象深刻的一步，因为它使公司能够利用现在成熟且成本较低的7nm工艺节点来提高其尖端5nm计算芯片的性能。新的设计代表了AMD利用基于小芯片的设计方法的关键优势——使用较旧且较便宜的工艺节点，结合昂贵的新工艺技术——进入第三维度。

如上所述，AMD的3D V-Cache技术将一个额外的L3 SRAM小芯片直接堆叠在计算芯片（CCD）小芯片的中心，以将其与发热核心隔离。该缓存将配备3D V-cache的小芯片的容量提高到96MB，从而提高了延迟敏感应用程序的性能。

AMD的上一代3D V-Cache使用了堆叠在7nm Zen 3 CCD上的7nm L3 SRAM芯片。AMD坚持新L3 SRAM芯片（称为“L3D”）的7nm工艺，但现在将其堆叠在更小的5nm Zen 4 CCD上。然而，这造成了尺寸不匹配，需要进行一些修改。

首先，AMD将7nm SRAM芯片做得更小，所以它现在的尺寸是36mm2，而上一代的尺寸是41mm2。然而，晶体管的总数保持在47亿，因此新芯片的密度明显高于第一代芯片。

正如我们在第一代SRAM芯片上看到的，7nm L3 SRAM芯片具有令人难以置信的晶体管密度——我们看到的几乎是第一代7nm计算芯片密度的3倍，令人惊讶的是，7nm SRAM芯片的密度明显高于5nm计算芯片。这是因为，和以前一样，芯片使用了7nm的密度优化版本，专门用于SRAM。它也缺乏在缓存中发现的典型控制电路-电路驻留在基本芯片上，这也有助于减少延迟开销。相比之下，5nm芯片包括几种类型的晶体管以及数据路径和其他类型的结构，这些结构在简化的L3 SRAM芯片中不存在。

与之前一样，来自额外的L3 SRAM缓存的额外延迟为4个时钟，但L3芯片和基本芯片之间的带宽已经增加到2.5 TB/s，比之前的峰值2 TB/s提高了25%。

堆叠的L3 SRAM芯片通过两种类型的硅通孔(tsv -垂直电气连接)连接到基础模具。Power tsv在芯片之间传输功率，而Signal tsv在单元之间传输数据。

在第一代设计中，两种类型的tsv都位于基芯片的L3区域。然而，由于5nm工艺密度的增加，基础芯片上的L3缓存现在变小了，即使7nm的L3 SRAM芯片更小，它现在也重叠了L2缓存(前一代只重叠了基础芯片上的L3缓存)。因此，AMD不得不改变基本芯片和L3 SRAM芯片中的TSV连接。

AMD不得不将功率tsv从L3扩展到L2区域，因为基本芯片上的5nm L3缓存尺寸较小(密度增加和其他因素造成的结果)。对于基础芯片，AMD在L3缓存、数据路径和控制逻辑上实现了0.68倍的有效面积缩放，与旧的7nm基础芯片相比，因此L3缓存中tsv的物理空间更小。

信号TSV保留在基本芯片上的L3缓存区域内，但AMD通过应用第一代设计的经验和DTCO改进来减少新接口设计中的开销电路，将L3缓存中的TSV区域缩小了50%。

AMD的3D芯片堆叠技术是基于台积电的SoIC技术。台积电的SoIC是无凸点的，这意味着它不使用微凸点或焊料来连接两个模具。AMD表示，它使用了相同的基本粘合工艺，并进行了持续的工艺和DTCO改进，但最小TSV间距没有改变。