Amb la PlayStation 5 i la Xbox Series X previstes per arribar aviat, és probable que molts de vosaltres busqueu fer una actualització significativa. Les capacitats molt millorades d'ambdues consoles, en termes de capacitats de CPU i GPU, es deuen en gran part al maquinari que aprofiten. Ambdues consoles estan construïdes al voltant de SoC AMD semipersonalitzats, que combinen nuclis de CPU Zen 2 i GPU RDNA2 per a un veritable salt generacional. Però, com es fa exactament aquest silici? Els SoC no són només un component que s'insereix a la vostra PlayStation o Xbox a la línia de muntatge. Hi ha una quantitat considerable de pensament, esforç i treball per construir cada xip. Fem una immersió profunda i explorem com es fabrica el silici de la consola.
Qui fabrica realment consola de silicona? No és tan senzill com podríeu pensar
Abans d'entrar en el com de la fabricació, comencem amb el qui. Qui fa els SoC al cor de cada PlayStation 5 i Xbox Series X i Series S que surten de la línia de fabricació? Els fabricants de consoles no són responsables. Ni Sony ni Microsoft estan en el negoci de la fabricació de semiconductors. Totes dues són peces d'AMD, de manera que lògicament suposaria que AMD fabrica els xips. Però això tampoc és del tot cert. AMD solia tenir la seva pròpia foneria de silici fins fa uns 8 anys, quan es va desinvertir completament de GlobalFoundries. AMD és el que s'anomena un fabricant de silici "sense fables". No, això no és fabulós amb un parell d'errors ortogràfics. Els fabricants fabulosos no fabriquen res ells mateixos. Els fabricants fabulosos com AMD, Qualcomm, NVIDIA i Apple dissenyen chipsets.
Fan el treball d'enginyeria per construir xips que assoleixin els objectius de rendiment, preu i eficiència. A continuació, contracten les responsabilitats de fabricació a una foneria de silici. TSMC és la foneria preferida d'AMD i, com el seu nom (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) indica, tenen la seu a Taiwan amb foneries a tot el món. TSMC és la tercera foneria més gran del món. Els dos més grans, Intel i Samsung, tenen cadenes de subministrament totalment integrades. Samsung, en particular, fa de tot, des de construir silici fins a posar-lo als seus propis telèfons.
Els xips de consola semipersonalitzats d'AMD es troben entre les comandes de major volum que gestiona TSMC: s'han venut més de 150 milions d'unitats de PlayStation 4 i Xbox One durant els últims 7 anys. Són molts xips AMD que ha fabricat TSMC. Però abans que TSMC pugui construir un SoC PlayStation 5 o Xbox Series X, el procés de disseny s'ha de fer càrrec d'AMD, ho heu endevinat.
Dissenys de xips semi-personalitzats: utilitzant el vell de maneres noves
Les APU que alimenten tant la PlayStation 5 com la Xbox Series X són xips semipersonalitzats. Ambdós fabricants tenen una història d'apostar aquesta paraula. Però què vol dir exactament?
Dissenyar un SoC completament personalitzat és una tasca immensa. Pot costar centenars de milions de dòlars o fins i tot més. Esteu parlant de dissenyar un nou nucli de CPU, una nova GPU, connectivitat d'E/S i fins i tot el substrat que ho manté tot unit. Com a resultat, pocs fabricants de SoC realment dissenyen xips totalment personalitzats, de punta a punta. Apple ho fa i l'obscur Tegra X1 Denver de NVIDIA és un altre exemple, però els SoC totalment personalitzats són l'excepció, no la regla.
Els SoC semi-personalitzats prenen dissenys de xips existents i els integren de noves maneres. Això és el que veiem amb el SoC de la PlayStation 5 i la Xbox Series X. Ambdues parts aprofiten el disseny de CPU Zen 2 d'AMD i la seva GPU RDNA2. Zen 2 ja s'ha utilitzat en productes d'enviament, és a dir, les CPU de consum de la sèrie Ryzen 3000 d'AMD i la seva línia de servidors EPYC Roma. RDNA2, en sentit estricte, encara no ha arribat a cap producte d'enviament. Però la GPU RX 6000 "Big Navi" d'AMD, que està programada per a una revelació a l'octubre de 2020, podria incloure la PlayStation 5 i la Xbox Series X com a primera part RDNA2 d'enviament.
A diferència de les CPU i les GPU, un SoC és un sistema autònom en un xip, amb tot integrat en una sola matriu: la GPU, la CPU, el substrat, l'E/S i la memòria tots plegats. Com que hi ha menys peces mòbils, sovint és més rendible que TSMC creï un SoC per a vostè, en lloc d'una CPU i una GPU separades.
Els fabricants de consoles tenen un paper important en aquest moment a l'hora de decidir el tipus de SoC que volen construir. Aquí entren en joc una sèrie de factors. La mida de la matriu (la mida de cada xip SoC) es correlaciona directament amb el cost per unitat. Les matrius més grans poden adaptar-se a dissenys de CPU i GPU més grans, la qual cosa significa més potència. Tanmateix, això també es tradueix en majors tèrmiques i més consum d'energia. L'equip de disseny d'AMD treballa tenint en compte els requisits del fabricant de la consola per crear dissenys de SoC de consola semipersonalitzats que coincideixen amb les expectatives del fabricant de la consola en termes de rendiment, cost, mida de la matriu i requisits d'energia.
La foneria fabrica els xips: com imprimir documents, excepte molt més complexos
Un cop bloquejat el disseny, el fabricant sense fables treballa amb la foneria (en aquest cas TSMC) per fer realment les fitxes. La fabricació de SoC s'assembla molt a la impressió, excepte que és infinitament més complexa. AMD comparteix el seu disseny de circuits per al SoC amb TSMC. I, després, utilitzant un procés anomenat fotolitografia, la foneria grava aquest disseny, amb milers de milions de transistors sobre una hòstia de silici. El dopatge, un procés pel qual les impureses que canvien la conductivitat del silici, s'utilitzen per crear zones microscòpiques d'unipolaritat, que s'incorporen a les portes lògiques i després als transistors. La foneria adopta un disseny de circuits increïblement integrat, fins a transistors de nanòmetres de diàmetre, i l'imprimeix al silici mitjançant la litografia. Desenvolupar tècniques litogràfiques és molt car. A més, els rendiments no són del 100 per cent; no tots els encunys ho aconsegueixen amb tots els components que funcionen completament. En conjunt, aquests i altres factors influeixen en el cost de cada SoC de PlayStation 5 o Xbox Series X.
Conclusió: Posar el xip a la consola
El SoC, el cor palpitant de la consola que fa tota la feina, està fet per TSMC. Microsoft i Sony enganxen xips SoC al xassís de la consola i munten els altres components, inclòs l'emmagatzematge i la solució de refrigeració. Poseu-ho tot junt i obtindreu una consola de novena generació.
