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Neue Patente von AMD geben einen Ausblick auf zukünftige GPU-Technologien

AMD hat mehrere Patente angemeldet, die Technologien beschreiben, die in zukünftigen Grafikkarten-Generationen zum Einsatz kommen sollen. Darunter ein neues Verfahren zur Befehlsplanung von Shader-Programmen. Aber auch an der Kühlung von 3D-Speicher wird gearbeitet.

AMD hat ein neues Verfahren zur Befehlsplanung von Shader-Programmen für GPUs ausgearbeitet, das mit einer festen Anzahl von Registern arbeitet und in fünf Stufen abläuft:

  • Compute liveness-based register usage across all basic blocks
  • Compute range of numbers of waves for shader program
  • Assess the impact of available post-register allocation optimizations
  • Compute the scoring data based on number of waves of the plurality of registers
  • Compute optimal number of waves

Es ist wichtig zu erwähnen, dass die “liveness” des Registers höchstwahrscheinlich ein Hinweis auf die Registerauslastung ist, während sich der Begriff “wave” auf die Maschinenzustände bezieht, wie z.B. EOP (End Of Pipe) und DRAW, das den Shader zeichnet. Die neue Methode soll zusätzliche Leistungssteigerungen bringen und die Latenzzeit reduzieren, indem sie Daten (in diesem Fall Maschinenzustände) wie eine Welle erzeugt, die dann in einem Register gespeichert werden. Wie die Abläufe genau sind, wurde im Patentantrag niedergeschrieben und kann HIER eingesehen werden.

Ein weiteres Patent beschäftigt sich mit der Kühlung von Speicher. Die Skalierung und Herstellung von immer kompakteren Halbleiterprodukten wird mit der Einführung kleinerer Nodes immer schwieriger. Da wir mittlerweile bei 7 Nanometern angekommen sind, gewinnen Kostenersparnisse durch Skalierungen gegenüber der reinen Produktionsgröße, immer mehr an Bedeutung. So kostete beispielsweise die Entwicklung der 7 nm-Nodes-Entwicklung mehr als 3 Milliarden US-Dollar, während für noch kleinere Nodes ein Preis von über 5 Milliarden US-Dollar erwartet wird. Da die Hersteller also ihre Grenzen stoßen und nicht mehr Transistoren ohne große wirtschaftliche Anstrengung in den zweidimensionalen Raum quetschen können, müssen wir eine weitere Dimension nutzen, um höhere Leistungssteigerungen zu erzielen.

Nun hat AMD ein Patent zur Kühlung von gestapeltem 3D-Speicher mit thermoelektrischen Kühlern –  auch als Peltier-Geräte bekannt – angemeldet. Da TECs aus P- und N-Halbleitern bestehen, können sie problemlos in bestehende Siliziumherstellungsverfahren integriert und wie ein herkömmliches Gerät gesteuert werden. Das von AMD patentierte Verfahren beschreibt im Wesentlichen, wie der TEC zwischen Speicher und dem sogenannten Logic Device eingesetzt wird, wo er Wärme entweder dem besagten Logic Device oder dem Speicher entzieht. Wobei jede Seite in der Lage ist, die Wärme abzuführen. Durch die Veränderung des Stromflusses können beide Seiten, abwechselnd, zur Kühlung verwendet werden.

Wie aus den Diagrammen zu entnehmen ist, findet eine konstante Messunge sowohl des Logic Devices als auch des Speicherstapels statt, um festzustellen, welcher davon heißer ist. Die heißere Seite wird gekühlt, indem die Wärme zur kälteren Seite abgeleitet wird. Die thermoelektrische Kühlung ist jedoch kein Wundermittel – sie verbraucht Strom und erzeugt selbst geringe Wärme, so dass es sich erst noch zeigen muss, ob sich daraus tatsächlich eine nützliche Technologie entwickeln kann. Zum vollständigen Patent geht es hier lang.

 

Quelle: AMD, freepatentsonline