S obzirom da će PlayStation 5 i Xbox Series X uskoro stići, mnogi od vas vjerovatno žele napraviti značajnu nadogradnju. Masovno poboljšane mogućnosti obje konzole, u smislu CPU i GPU mogućnosti, uglavnom su zbog hardvera koji koriste. Obje konzole su izgrađene oko polu-prilagođenih AMD SoC-ova, kombinirajući Zen 2 CPU jezgre i RDNA2 GPU-ove za pravi generacijski skok. Ali kako se tačno proizvodi ovaj silicij? SoC nisu samo komponenta koja se ubacuje u vaš PlayStation ili Xbox na montažnoj traci. Postoji značajna količina razmišljanja, truda i rada u izgradnji svakog čipa. Hajdemo duboko zaroniti i istražiti kako se proizvodi silicij konzole.
Ko zapravo proizvodi silicijum za konzole? Nije tako jednostavno kao što mislite
Prije nego što krenemo u način proizvodnje, počnimo s tko. Ko čini SoC-ove u srcu svakog PlayStation 5 i Xbox Series X i Series S koji silaze s proizvodne linije? Proizvođači konzola nisu odgovorni. Ni Sony ni Microsoft se ne bave proizvodnjom poluprovodnika. Oba su AMD dijelovi, tako da biste logično pretpostavili da AMD proizvodi čipove. Ali ni to nije sasvim tačno. AMD je imao sopstvenu livnicu silikona sve do prije otprilike 8 godina, kada se u potpunosti odustao od GlobalFoundriesa. AMD je ono što se zove “fabless” proizvođač silikona. Ne, to nije sjajno sa par grešaka u kucanju. Fabless proizvođači zapravo ne proizvode ništa sami. Fabless proizvođači kao što su AMD, Qualcomm, NVIDIA i Apple dizajniraju čipsete.
Oni rade inžinjerski posao kako bi napravili čipove koji postižu ciljeve performansi, cijene i efikasnosti. Zatim ugovaraju odgovornost za proizvodnju s ljevaonicom silicija. TSMC je AMD-ova livnica po izboru i, kao što ime (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) sugerira, imaju sjedište na Tajvanu sa livnicama širom svijeta. TSMC je treća najveća livnica na svijetu. Dva najveća, Intel i Samsung, imaju potpuno integrisane lance snabdevanja. Samsung, posebno, radi sve od pravljenja silikona do stavljanja u sopstvene telefone.
AMD-ovi poluprilagođeni čipovi za konzole su među najvećim količinama narudžbi koje TSMC obrađuje: preko 150 miliona PlayStation 4 i Xbox One jedinica je prodato u posljednjih 7 godina. To je puno AMD čipova koje je proizveo TSMC. Ali prije nego što TSMC počne da pravi PlayStation 5 ili Xbox Series X SoC, o procesu dizajna mora se pobrinuti, pogađate, AMD.
Poluprilagođeni dizajn čipova: korištenje starog na nove načine
APU-ovi koji napajaju i PlayStation 5 i Xbox Series X su poluprilagođeni čipovi. Oba proizvođača imaju istoriju navijanja te riječi. Ali šta to tačno znači?
Dizajniranje potpuno prilagođenog SoC-a je ogroman poduhvat. Može koštati stotine miliona dolara ili čak više. Govorite o dizajniranju novog CPU jezgra, novog GPU-a, I/O povezivanja, pa čak i supstrata koji sve drži zajedno. Kao rezultat toga, nekoliko proizvođača SoC-a zapravo dizajnira potpuno prilagođene čipove, od kraja do kraja. Apple to radi i NVIDIA-in opskurni Tegra X1 Denver je još jedan primjer, ali potpuno prilagođeni SoC-ovi su izuzetak, a ne pravilo.
Polu-prilagođeni SoC preuzimaju postojeće dizajne čipova i integriraju ih na nove načine. Ovo je ono što vidimo sa SoC-om na PlayStation 5 i Xbox Series X. Oba ova dijela koriste AMD-ov Zen 2 CPU dizajn i njegov RDNA2 GPU. Zen 2 se već koristio u isporuci proizvoda, a to su AMD-ovi potrošački procesori serije Ryzen 3000 i njihova EPYC Rome linija servera. RDNA2, strogo govoreći, još nije stigao do proizvoda za isporuku. Ali AMD-ov RX 6000 “Big Navi” GPU, koji je postavljen za otkrivanje u oktobru 2020., mogao bi ponuditi PlayStation 5 i Xbox Series X kao prvi RDNA2 dio za isporuku.
Za razliku od CPU-a i GPU-a, SoC je samostalni sistem na čipu, sa svime integrisanim zajedno na jednom matrici: GPU, CPU, supstrat, I/O i memorija sve zajedno spakovano. Budući da ima manje pokretnih dijelova, često je isplativije da TSMC napravi SoC za vas, umjesto odvojenih CPU i GPU.
Proizvođači konzola igraju veliku ulogu u ovom trenutku u odlučivanju o vrsti SoC-a koju žele da naprave. Ovdje dolazi do izražaja niz faktora. Veličina matrice — veličina svakog SoC čipa — direktno korelira sa cijenom po jedinici. Veće matrice mogu prihvatiti veće CPU i GPU dizajne, što znači više snage. Međutim, to također znači veće termalne karakteristike i veću potrošnju energije. AMD-ov dizajnerski tim radi sa zahtjevima proizvođača konzola na umu kako bi osmislio poluprilagođene SoC dizajne konzole koji odgovaraju očekivanjima proizvođača konzole u pogledu performansi, cijene, veličine matrice i zahtjeva za snagom.
Livnica proizvodi čipove: poput štampanja dokumenata, osim mnogo složenije
Nakon što je dizajn zaključan, proizvođač fabless-a radi s ljevaonicom (TSMC u ovom slučaju) kako bi stvarno napravio čipove. Proizvodnja SoC-a je mnogo nalik na štampanje, osim što je beskonačno složenija. AMD dijeli svoj dizajn kola za SoC sa TSMC. A zatim, koristeći proces koji se zove fotolitografija, livnica urezuje taj dizajn, sa milijardama tranzistora na pločicu od silikona. Doping, proces kojim se nečistoće koje mijenjaju provodljivost silicija, koriste za stvaranje mikroskopskih zona unipolarnosti, koje se ugrađuju u logičke kapije, a zatim u tranzistore. Livnica uzima neverovatno integrisani dizajn kola, sve do tranzistora koji imaju nanometarski prečnik, i štampa ga na silicijumu koristeći litografiju. Razvijanje litografskih tehnika je veoma skupo. Štaviše, prinosi nisu 100 posto – ne prolazi svaka matrica dok sve komponente potpuno funkcionišu. Zajedno, ovi i drugi faktori utiču na cenu svakog PlayStation 5 ili Xbox Series X SoC-a.
Zaključak: Stavljanje čipa u konzolu
SoC, srce konzole koje kuca sav posao, je napravio TSMC. Microsoft i Sony ubacuju SoC čipove u šasiju konzole i sklapaju ostale komponente, uključujući skladište i rješenje za hlađenje. Spojite sve zajedno i dobićete konzolu devete generacije.
