AMD, 차세대 Zen 6 CPU에서 SERDES에서 “Sea-of-Wires” D2D 인터커넥트로 전환하여 전력 효율성 향상 및 지연 시간 단축

AMD는 곧 출시될 Zen 6 CPU에 혁신적인 다이-투-다이(D2D) 상호 연결 기술을 적용하여 프로세서 아키텍처에 혁신을 가져올 예정입니다.이러한 발전에 대한 초기 통찰력은 Strix Halo APU를 통해 이미 드러났습니다.

Strix Halo APU가 강조한 AMD의 상호 연결 혁신

자세한 내용을 살펴보기에 앞서, High Yield 가 Strix Halo의 D2D 인터커넥트 수정 사항을 공개한 데 있어 보여준 연구 노력에 찬사를 보냅니다.이 획기적인 기술은 AMD의 미래를 보여주는 긍정적인 지표입니다. AMD는 Zen 2 출시 이후 수년간 동일한 다이-투-다이 인터커넥트 기술을 사용해 왔습니다.그러나 곧 출시될 Zen 6 프로세서는 상당한 발전을 보여주며, Strix Halo APU에는 이미 ‘Zen 6 DNA’라고 불리는 요소들이 존재합니다.

AMD의 현재 D2D 통신 이해

AMD의 기존 상호 연결 기술은 칩렛 복합 다이의 가장자리에 위치한 직렬-역직렬화기(SERDES) 물리 계층에 의존합니다.이 방식은 유기 기판을 통해 입출력 및 시스템온칩(SoC) 다이로 데이터를 전송하는 직렬 레인을 통해 고속 통신을 가능하게 합니다. SERDES는 서로 다른 칩렛 복합 다이의 병렬 데이터 스트림을 직렬 비트스트림으로 변환하여 패키지 전체로 전달하는 브리지 역할을 합니다.수백 개의 구리선을 사용하여 다이를 연결하는 기존 방식은 기존 기판에서는 구현이 불가능합니다.

칩과 다이의 단면도를 보여주는 AMD Ryzen AI Max PRO 395의 기술 다이어그램입니다. — 이미지 출처: AMD/High Yield

반대로, 반대쪽의 역직렬화기는 직렬 비트스트림을 원래 형식으로 다시 변환합니다.이 SERDES 메커니즘은 그 목적을 달성했지만, 비효율성을 초래합니다.직렬화 및 역직렬화 프로세스에 필요한 에너지 오버헤드로 인해 클럭 복구, 등화 및 데이터 인코딩/디코딩에 리소스가 필요합니다.또한 이 방법은 추가적인 지연 시간을 발생시켜 D2D 통신의 전반적인 성능에 영향을 미칩니다.

향상된 D2D 통신의 필요성

SERDES 방법론은 D2D 통신이 특정 표준 다이로 제한되었을 때는 적합했습니다.그러나 신경망 처리 장치(NPU)의 집적도가 증가함에 따라 메모리 및 칩렛 복합 다이에 대한 일관되고 지연 시간이 짧은 대역폭에 대한 수요가 증가하고 있습니다. Strix Halo 아키텍처는 TSMC의 InFO-oS(Integrated Fan-Out on Substrate)와 RDL(Redistribution Layer)을 함께 사용하여 AMD Zen 6 다이 간의 상호 작용 방식에 중대한 변화를 가져옵니다.이러한 기술에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.

CCD와 차세대 다이-투-다이 상호연결을 선보이는 마이크로칩 디자인. — 이미지 출처: High Yield

D2D 상호 연결 기술의 혁신

AMD는 기존 D2D 통신의 비효율성을 해소하기 위해 Strix Halo에 혁신적인 설계를 구현했습니다. RDL로 제작된 다이 아래 인터포저에 배치된 여러 개의 짧고 병렬 와이어를 활용합니다.이 방식은 실리콘 다이와 유기 기판 사이에 연결 네트워크를 구축하여 더 넓은 병렬 포트 전반의 통신 성능을 향상시킵니다. High Yield의 분석에 따르면 Strix Halo 설계는 고전적인 ‘팬 아웃’ 레이아웃을 연상시키는 독특한 소형 패드 배열을 특징으로 하며, 부피가 큰 SERDES 시스템을 효과적으로 대체합니다.

로직 칩과 기판 구조를 보여주는 마이크로칩 그림입니다. — 이미지 출처: TSMC

팬아웃 방식의 이점과 과제

이 업데이트된 D2D 상호 연결 방식은 직렬화/역직렬화의 필요성을 없애 전력 소비와 지연 시간을 크게 줄일 수 있습니다.또한, CPU 아키텍처 전반에 걸쳐 추가 포트를 통합하여 전체 대역폭을 증가시킬 수 있습니다.이러한 발전에도 불구하고, 팬아웃 설계를 채택하는 데는 어려움이 따릅니다.특히, 다이 아래 공간이 팬아웃 배선에 의해 점유되기 때문에 다층 RDL 관리 및 새로운 라우팅 우선순위에 대한 적응과 관련된 복잡성이 문제입니다.

AMD의 Strix Halo 기술 도입은 D2D 상호 연결 분야에서 괄목할 만한 발전을 이루었으며, 이 혁신적인 접근 방식이 Zen 6 CPU에도 적용될 것으로 예상됩니다. High Yield가 공개한 통찰력은 매우 주목할 만하며, 기술 애호가들이 이 획기적인 기술 개발에 대해 더욱 깊이 파고들도록 유도합니다.

https://www.youtube.com/watch?v=maH6KZ0YkXU

How AMD is re-thinking Chiplet Design (https://www.youtube.com/watch?v=maH6KZ0YkXU)

출처 및 이미지