AMD Financial Analyst Day 2020 個人的まとめ

AMD Financial Analyst Day 2020の気になった部分を、AMDのスライド、プレスリリースからまとめた。
Financial Analyst Day – 2020 | Advanced Micro Devices
AMD Details Strategy to Deliver Best-in-Class Growth and Strong Shareholder Returns at 2020 Financial Analyst Day | Advanced Micro Devices

使用したスライドを全て公開してくれているのは嬉しいが、それぞれのファイルで被っている内容も多く、頭の中の整理に少し手間取ってしまった。

Table Of Content

• AMDの新パッケージング技術X3D
• CPU
  • 2020年後期にZen 3 EPYC、Milan導入
  • 第4世代Ryzenも2020年中に登場
• GPU
  • コンピュート向け GPUアーキテクチャ、CDNA
  • 8 GPU構成、CPUとGPUのメモリ空間統合を可能へ
  • 2020年後期にRDNA 2ベースGPUを発売予定

AMDの新パッケージング技術X3D

AMDは今回、チップレット、ハイブリッド2.5D、ダイスタッキングを組み合わせ、帯域幅密度を10倍以上向上させたパッケージング技術、X3D を明らかにした。
IntelのEMIB、Foveros技術への対抗と思われ、
AMDは以前3D積層によってコンピュータを1つのパッケージに統合するビジョンを発表していたが、X3D はそれを実現に近づける技術とされる。¹

CPU

2020年後期にZen 3 EPYC、Milan導入

Zen 3 アーキテクチャを採用する第3世代EPYC Milan は2020年後期に導入予定であり、続く Zen 4 アーキテクチャでは5nmプロセスを採用することを発表した。

AMD plans to introduce the first processors based on its next-generation “Zen 3” core in late 2020. The “Zen 4” core is currently in design and is targeted to use advanced 5nm process technology.

引用元: AMD Details Strategy to Deliver Best-in-Class Growth and Strong Shareholder Returns at 2020 Financial Analyst Day | Advanced Micro Devices

Zen 3 のプロセスが7nmとされているが、これは Zen 2 で採用されたTSMC N7プロセスではなく、EUV露光技術を使用した TSMC N7+プロセス だと思われる。
N7+ ではN7と比べて、15%から20%上のトランジスタ密度を可能とし、消費電力も削減される。

N7+ is also providing improved overall performance. When compared to the N7 process, N7+ provides 15% to 20% more density and improved power consumption, making it an increasingly popular choice for the industry’s next-wave products.

引用元: TSMC’s N7+ Technology is First EUV Process Delivering Customer Products to Market in High Volume

Zen 4 の5nmはTSMC N5プロセスと考えられ、そちらはN7と比べて、80%上のトランジスタ密度、16%の高速化、30%の低消費電力化を実現する見込みとなっている。²

第4世代Ryzenも2020年中に登場

Zen 3 アーキテクチャ採用の第4世代Ryzenも2020年中に提供するとしている。

AMD is on track to bring increased performance to the gaming, content creation and productivity markets when it delivers the first “Zen 3”-based AMD Ryzen™ product in 2020.

引用元: AMD Details Strategy to Deliver Best-in-Class Growth and Strong Shareholder Returns at 2020 Financial Analyst Day | Advanced Micro Devices

しかし、アーキテクチャの具体的な改良点やプラットフォームに関しては今回明らかにされなかった。

GPU

コンピュート向け GPUアーキテクチャ、CDNA

今回新たに CDNA の名が出された。

まだ出てきていない、7nm (恐らく N7+)ということから CDNA は Arcturusを指し示していると思われる。
CDNA 2 がロードマップ上にあるが、採用プロセスは明らかにされていない。
時期を考えれば Zen4 同様に5nmプロセスを採用しそうだが、そう記されていないのは設計がまだ完了していないためか。

8 GPU構成、CPUとGPUのメモリ空間統合を可能へ

3rd Genでは最大8GPUのコヒーレント接続に対応するとされ、いつかの妄想話³がかすっていたようで嬉しい限りだ。
ただ CDNA は8GPUに対応するが、CPUとGPUのメモリ空間の統合に対応せず、2nd Gen Infinity Architectureとされ、
8GPUが可能な上でCPUとGPUのメモリ空間統合が為された 3rd Gen Inifinity Architecture は CDNA 2 からとなる。

図を鵜呑みするならば、1st Genと2nd GenのようにPCI ExpressでCPUにそれぞれのGPUを接続するのではなく、Infinity FabricでCPUと8GPUのクラスタに接続するのだろうか。
図がひどく複雑になるため簡略化している可能性もある。

そしてGPUネットワークをよく見るとわかるが、あるGPUの対角に位置するGPUには線がない。（これも簡略されてる可能性があるが）

しかしArcturus関連のコードから、ArcturusにはXGMIに最適化されたSDMAエンジンは8基ある。³
そしてGPUネットワークの繋がれた線は、隣のGPUとそれより離れたGPUとで太さが違う。
そこで、隣の2GPUとはそれぞれ2リンク、それより離れた4GPUとはそれぞれ1リンクとすれば、合計リンク数がSDMAエンジンの数 8基と一致する。
恐らくそういったネットワーク設計になっているのではないかと予想する。
大間違い。XGMIに最適化されたSDMAエンジンは6基だった。⁴
使用するSDMAエンジン数はどのGPUに対しても変わらない可能性のが高い。
というかSDMAエンジン数=リンク数のように書いてたが、リンク数はまた別の話だ。間抜けなシーラカンス……

Vega20 は複数GPUのコヒーレント接続でリングバスを構築していたが、8GPUの場合でもベースとしてそれを残すのだろうか。

気になるのは時期と8GPUシステムが採用されるかどうかで、AMDが納入する予定の次世代Exascaleスパコン、Frontier と El Capitan はどちらもノードあたり GPU 4 : CPU 1 の設計とされている。

New approach using accelerator-centric compute blades (in a 4:1 GPU to CPU ratio, connected by the 3rd Gen AMD Infinity Architecture for high-bandwidth, low latency connections) to increase performance for data-intensive AI, machine learning and analytics needs by offloading processing from the CPU to the GPU.

引用元: HPE and AMD power complex scientific discovery in world’s fastest supercomputer for U.S. Department of Energy’s (DOE) National Nuclear Security Administration (NNSA) | HPE

Frontier は2021年納入予定であり、調整の時間を考えると CDNA を、
El Captitan は2022年か2023年早期に納入予定、そして 3rd Gen Infinity Architecture に対応することから、CDNA 2 をGPUに採用するとされる。
別段スパコンだけがGPGPUを使う訳ではなく、データセンターや別のスパコンでも採用されるはずだが、それらスパコンが GPU 4 : CPU 1となると、今の段階では GPU 8 : CPU 1 の設計の採用予定は無いのかもしれない。
ボード開発や、8GPUに対応したブリッジに課題が残っている可能性もある。8GPUもの規模になるとIntelがX^e-HPCを16基搭載する Ponte Vecchio の構想で示したように、GPUをPCIeカードに収めるのではなく、ボード上に8GPUを搭載する形のが良いだろう。⁵
AMDが今回、パッケージング技術 X3D を発表したのは、その布石かもしれない。もしかしなくてもIntel、AMDで近い形になるか。

そして、3rd Gen Infinity Architecture により、CPU-GPU間の帯域はPCIe Gen4の倍近くまで向上する。

倍近くということから、PCIe Gen5を想定している可能性がある。
また、CPUとGPUのメモリ統合による、従来あったアドレス変換のオーバヘッドの削減も効果しているはずだ。

2020年後期にRDNA 2ベースGPUを発売予定

RDNA 2 の製品情報までは出なかったが、RDNAからの進化点は明らかにされた。

RDNA は GCN との比較で電力効率が50%向上したが、RDNA 2 ではそのさらに50%の向上が達成されるとする。
RDNA 2 も N7+ で生産されると思われるが、電力効率の向上はプロセス技術の進化だけではなく、マイクロアーキテクチャの改良、物理設計の最適化で実現するとしている。

また、Ray Tracing と Variable Rate Shading の対応も明言されたが、それらはXbox Series X、PS5からの情報で既に明らかになっていたため、そこまでの驚きはないかもしれない。

性能面でも妥協のない4Kゲーミングをもたらす、とAMDは述べており、
相変わらず出てこない Navi12 では Navi10 以上のゲーミング性能を目標とせず、
Navi10 のターゲットであった1440Pより上の4Kは RDNA2 で果たす、ということと思われる。
しかし、今回の発表の中でRDNAアーキテクチャの特徴に、モバイルからクラウドゲーミングまでカバーするスケーラブルな構成であることがあげられた。

Navi12はRDNA世代では唯一SR-IOV (MxGPU)用のDevice IDが用意されており、その機能が強化されている。
そのことと合わせると、昨今広まりつつあるクラウドゲーミング向けのGPUとして Navi12 が出てくる可能性も十分にある。

RDNA 2 の動作デモはなかったが、実シリコンにて DXR 1.1 を実行した際のスクリーンショットは公開された。

そしてAMDは2020年後期に最初のRDNA 2 ベースの製品を発売する予定にある。

The first AMD RDNA 2-based products are expected to launch in late 2020.

引用元: AMD Details Strategy to Deliver Best-in-Class Growth and Strong Shareholder Returns at 2020 Financial Analyst Day | Advanced Micro Devices

RDNA 3

RDNA 3 もロードマップ上に姿を現したが、CDNA 2 同様に Advanced Node とされ、具体的なプロセスは明らかにされなかった。

• Powering the Exascale Era | AMD