AMD Raven2 のダイ観察 & Zen系 APU を比較

これまでにもCPUやGPUといったチップの赤外線写真、ダイショットを撮影、パブリック・ドメインで公開してきた Fritzchens Fritz | Flickr 氏が、
14nmプロセスで製造される AMD の低コスト省電力な APU、Raven2 のダイショットを公開した。
AMD@14nm@Zen@Dali@Athlon_3000G@YD3000C6M20FH_A0_2002PGT___… | Flickr

氏の測定では、Raven2 のダイサイズは 148.55mm²。
以前、FP5 パッケージ から大体の大きさを割り出したことがあったが、それよりももう少し小さかったようだ。

Raven2 推測

まず、AMD の資料¹ やオープンソースコード² から判明している Raven2 の規模は以下のようになっている。

• CPU: 2-Core/4-Thread, L3cache 4MB
• GPU: 1-ShaderEngine, 3CU, 1RB(Render Backend), L2cache 2基(512KB)
  • Display Controller 3基
• USB-C 10Gbps 2ポート(DisplayPort-Altmode は 1ポートのみ), USB2 6ポート
• SATA 最大 2レーン

わかりやすいものだけ区分け、色付けをしてある。

CPU部は特にわかりやすく、2-Core に対し、RavenRidge や Renoir と同容量である L3cache 4MB が付いている。
ダイエリアとしては、Zen 2-Core と L3cache 4MB がほぼ同じ面積であり、こうして見ると Zen アーキテクチャ が小規模であるように見えてしまう。
GPU部は、CU は 3基、L1K/L1I Cache は 1基で、他の GFX9 系同様に CU 3基で共有する構成を取っている。その点で言えば、Raven2 の GPU部は GFX9 系で可能な最小規模であるかもしれない。
ACE /Rasterizer /Geometry /RenderBackend 部は正直適当。RenderBackend も 1基のみであるため、自分には判別が付かない。
次にわかりやすいのは Display PHY(物理層) だろうか。他の AMDGPU と似た形をしている。左端下に 2基が固まっており、中央下の右寄りに PCIe PHY 等と組み合わされた Display PHY が 1基ある。恐らくそれが DisplayPort-Altmode に対応した部分なのだろう。1ポートのみというのにも一致する。
さらにその右にある 6基の PHY が USB PHY であり、USB2 6ポートという話と一致する。

それっぽいけどイマイチ確信が持てないのが中央付近の Display Controller 3基であり、Display PHY の個数に対応している。RavenRidge も同じような位置に 4基存在し、そちらも Display PHY に対応している。

Zen系 APU 比較

CPU Core、CPU L3$ (4MB)、GPU CU は自分が画像から割り出したものであり、誤差が含まれることを留意していただきたい。

GPUアーキテクチャとしては gfx902 と gfx909 の間に違いはあまり存在しないが、Raven2 GPU CU のダイ面積が同じプロセスの RavenRidge から微増している。
理由としては 3CU で共有する L1K/L1I Cache 部が考えられ、何でか少し縦に伸びている。
ただ、測定誤差の分が理由として大きいだろう。

Renoir は CPU Core、CPU L3$ (4MB)、GPU CU のダイ面積すべてで RavenRidge、Raven2 から半分近い面積を達成している。
TSMC 7nm の効力だけでなく、AMD の設計における努力が窺える。

Renoir と他 2つの違いには、LPDDR4xメモリの対応があげられる。
DDR4 128-bit PHY のダイ面積を測定してみたところ、CPU Core等ほどは小さくなっておらず、やはり I/O の物理層は微細化効果が効きにくいと思わせるが、同時に LPDDR4 対応によるダイ面積への影響はさほどないことがわかる。
それと、Display PHY の形状、配線が大きく異なるように見えたが、これは Renoir で Navi1x と同世代の DCN2.1 となり、DSC に対応したことが影響していると思われる。
AMD Renoir のダイ観察 & 推測 | Coelacanth’s Dream