Fiji-grafiikkapiiri ja High Bandwidth Memory -muistit

TSMC:n 28 nanometrin prosessilla valmistettava Fiji-grafiikkapiiri rakentuu noin 8,9 miljardista transistorista ja sen pinta-alaksi on ilmoitettu 596 neliömillimetriä. Kun mukaan lasketaan HBM-muistit ja interposer-alusta, on transistoriluku yli 10 miljardia ja kokonaispinta-ala yli 1000 neliömillimetriä. Vertailun vuoksi Radeon R9 290X:ssä käytettävä Hawaii-grafiikkapiiri rakentuu 6,2 miljardista transistorista, sen pinta-ala on 438 neliömillimetriä ja stream-prosessoreita on 2816 kappaletta.

NVIDIAn GeForce GTX 980 Ti:ssä ja Titan X:ssä käytettävä Maxwell-arkkitehtuurin GM200-grafiikkapiiri rakentuu noin kahdeksasta miljardista transistorista ja sen pinta-ala on 601 neliömillimetriä. Fijissä on noin 11 % enemmän transistoreita, mutta ilmoitettu pinta-ala on hieman pienempi.

Suurempi versio kuvaa klikkaamalla

Fiji on jaettu neljään Shader Engine -lohkoon ja jokaisessa on 64 Compute Unit -laskentayksikköä, yksi geometriaprosessori ja neljä renderöinnin taustaosaa (Render Backend). Fiji perustuu samaan Graphics Core Next- eli GCN-arkkitehtuuriin kuin edellisen sukupolven Hawaii- ja Tahiti-grafiikkapiirit, mutta tarkemmin ottaen kyseessä on Tongan (Radeon R9 285) tavoin arkkitehtuurin kolmas sukupolvi. Piiritasolla ominaisuuksia on parannettu ja skaalattu ylöspäin.

Hawaiin verrattuna Fijissä stream-prosessoreita on lisätty 2816:sta 4096:een ja tekstuuriyksiköitä 176:sta 256:een. Geometriayksiköitä on edelleen neljä, renderöinnin taustaosia 16 ja rasterioperaatioita pystytään suorittamaan kellojaksossa 64 kappaletta. L2-välimuistin koko on kasvatettu yhdestä megatavusta kahteen megatavuun ja koko muistiarkkitehtuuri on vaihdettu 512-bittisestä muistiväylästä ja GDDR5-muisteista HBM-muisteihin.

AMD on päivittänyt Fijin UVD-yksikön uusimpaan 6-versioon, eli samaan kuin Carrizo-koodinimellisessä APU-piirissä. UVD6 tukee muun muassa H.265 eli HEVC-purkua rautakiihdytettynä.

Fiji on ensimmäinen markkinoille saapuva grafiikkapiiri, joka käyttää HBM-muistitekniikkaa. AMD on kehittänyt muistitekniikan yhteistyössä SK Hynixin kanssa. Virallisesti yhteistyöstä ilmoitettiin vuonna 2011, mutta varsinainen kehitys alkoi jo seitsemän vuotta sitten. Itse muististandardin ohella AMD kehitti uusien muistien kanssa käyttämänsä interposer-alustan yhteistyössä ASE:n, Amkorin ja UMC:n kanssa.

HBM-muistitekniikassa grafiikkapiiri ja HBM-muistipiirit on sijoitettu piistä valmistettavalle interposer-alustalle mahdollisimman lähelle toisiaan. Käytännön hyödyt ovat lyhentyneiden etäisyyksien ansiosta muun muassa korkeampi muistiväylän kaistanleveys, alhaisempi tehonkulutus ja tilan säästäminen piirilevyltä.

Grafiikkapiirin valmistaa TSMC, HBM-muistit SK Hynix ja interposerin UMC. UMC on vastuussa myös osittain TSV-läpivientien (Through Silicon Via) ja microbump-liitinten valmistelusta, mutta niiden viimeistelyn hoitavat yhteistyössä Amkor ja ASE. Amkor ja ASE ovat niin ikään vastuussa HBM-muistien ja Fiji-grafiikkapiirin sijoittamisesta interposerille sekä koko lopullisen 2,5D-piirin kokoamisesta. AMD jakaa prosessin yhteensä kuuteentoista erilliseen askeleeseen tyhjästä interposerista valmiiksi 2,5D-piiriksi.

Fijissä HBM-muistipiirejä on ladottu päällekkäin neljä kappaletta. Perinteisiin GDDR5-muisteihin verrattuna HBM-muisteilla saavutetaan jopa 94 % säästö piirilevyn pinta-alassa ja noin nelinkertainen suorituskyky wattia kohti.