Mivel a PlayStation 5 és Xbox Series X hamarosan megérkezik, valószínűleg sokan szeretnének jelentős frissítést végrehajtani. Mindkét konzol jelentős mértékben továbbfejlesztett képességei a CPU és a GPU képességei tekintetében nagyrészt az általuk használt hardvernek köszönhetők. Mindkét konzol félig egyedi AMD SoC-k köré épül, amelyek a Zen 2 CPU magokat és az RDNA2 GPU-kat kombinálják a valódi generációs ugrás érdekében. De pontosan hogyan készül ez a szilícium? Az SoC-k nem csak egy olyan alkatrész, amelyet a futószalagon helyeznek el PlayStationedbe vagy Xboxodba. Jelentős mennyiségű gondolat, erőfeszítés és munka szükséges minden chip felépítéséhez. Vegyünk egy mély merülést, és fedezzük fel, hogyan készül a konzolszilícium.
Ki gyárt valójában konzolszilíciumot? Nem olyan egyszerű, mint gondolnád
Mielőtt belemennénk a gyártás módjába, kezdjük a kivel. Ki készíti az SoC-ket minden PlayStation 5 és Xbox Series X és Series S középpontjában, amely a gyártósorról legurul? A konzolgyártók nem vállalnak felelősséget. Sem a Sony, sem a Microsoft nem foglalkozik félvezető-gyártással. Mindkettő AMD alkatrész, tehát logikusan feltételezhető, hogy az AMD gyártja a chipeket. De ez sem egészen igaz. Az AMD-nek volt saját szilíciumöntödéje körülbelül 8 évvel ezelőttig, amikor is teljesen kivált a GlobalFoundries-től. Az AMD az úgynevezett „fabless” szilíciumgyártó. Nem, ez nem mesés néhány elírással. A Fabless gyártói valójában semmit sem gyártanak maguk. A Fabless gyártók, mint az AMD, a Qualcomm, az NVIDIA és az Apple terveznek chipkészleteket.
Ők végzik el a mérnöki munkát, hogy olyan chipeket építsenek, amelyek elérik a teljesítmény-, ár- és hatékonysági célokat. Ezután egy szilíciumöntödével szerződtetik a gyártási feladatokat. A TSMC az AMD által választott öntöde, és ahogy a neve (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) is sugallja, a cég központja Tajvanon található, öntödékkel szerte a világon. A TSMC a világ harmadik legnagyobb öntöde. A két legnagyobbnak, az Intelnek és a Samsungnak teljesen integrált ellátási lánca van. A Samsung mindenekelőtt mindent megtesz a szilícium építésétől a saját telefonjaiba való behelyezéséig.
Az AMD félig egyedi konzollapkái a TSMC által kezelt legnagyobb volumenű megrendelések közé tartoznak: több mint 150 millió PlayStation 4 és Xbox One egységet adtak el az elmúlt 7 évben. Ez a sok AMD chip, amit a TSMC gyártott. De mielőtt a TSMC hozzáfoghatna egy PlayStation 5 vagy Xbox Series X SoC megépítéséhez, a tervezési folyamatot az AMD-nek kell gondoskodnia.
Félig egyedi chiptervek: a régi felhasználása új módokon
A PlayStation 5-öt és az Xbox Series X-et is működtető APU-k félig egyedi chipek. Mindkét gyártónak van története ezzel a szóval. De mit is jelent ez pontosan?
Egy teljesen egyedi SoC tervezése óriási vállalkozás. Ez több száz millió dollárba, vagy még többbe is kerülhet. Ön egy új CPU mag, egy új GPU, I/O kapcsolat, és még a mindent egyben tartó hordozó tervezéséről beszél. Ennek eredményeként kevés SoC-gyártó tervez teljesen egyedi chipeket, a végétől a végéig. Az Apple megteszi ezt, és az NVIDIA homályos Tegra X1 Denverje egy másik példa, de a teljesen egyedi SoC-k kivételek, nem pedig szabály.
A félig egyedi SoC-k a meglévő chipterveket veszik át, és új módokon integrálják azokat. Ez az, amit a PlayStation 5 és az Xbox Series X SoC esetében látunk. Mindkét rész az AMD Zen 2 CPU kialakítását és RDNA2 GPU-ját használja. A Zen 2-t már használták szállítási termékekben, nevezetesen az AMD Ryzen 3000 sorozatú fogyasztói CPU-iban és azok EPYC Rome szervereinél. Az RDNA2 szigorúan véve még nem jutott el szállítási termékké. De az AMD RX 6000 „Big Navi” GPU-ja, amely 2020 októberében mutatkozik be, a PlayStation 5 és az Xbox Series X lesz az első RDNA2 alkatrész.
A CPU-któl és GPU-któl eltérően az SoC egy önálló rendszer egy chipen, amelyben minden egybe van építve: a GPU, a CPU, a hordozó, az I/O és a memória mind együtt vannak csomagolva. Mivel kevesebb a mozgó alkatrész, gyakran költséghatékonyabb, ha a TSMC egy SoC-t készít Önnek, nem pedig külön CPU-t és GPU-t.
A konzolgyártók nagy szerepet játszanak ezen a ponton annak eldöntésében, hogy milyen típusú SoC-t szeretnének építeni. Itt számos tényező játszik szerepet. A szerszám mérete – az egyes SoC chipek mérete – közvetlenül korrelál az egységenkénti költséggel. A nagyobb matricák nagyobb CPU- és GPU-kialakítást tesznek lehetővé, ami több energiát jelent. Ez azonban magasabb hőmérsékletet és nagyobb energiafogyasztást is jelent. Az AMD tervezőcsapata a konzolgyártói követelményeket szem előtt tartva dolgozik, hogy olyan félig egyedi konzol-SoC-terveket dolgozzon ki, amelyek megfelelnek a konzolgyártó elvárásainak a teljesítmény, a költségek, a szerszámméret és az energiaigény tekintetében.
Az öntöde gyártja a chipeket: olyan, mint a dokumentumok nyomtatása, kivéve sokkal bonyolultabb
Miután a tervezést lezárták, a fables gyártója együttműködik az öntödével (jelen esetben a TSMC-vel), hogy ténylegesen elkészítse a chipeket. A SoC gyártása sokban hasonlít a nyomtatáshoz, csak a végtelenül bonyolultabb. Az AMD megosztja az SoC áramköri tervét a TSMC-vel. Ezután a fotolitográfiának nevezett eljárással az öntöde a tervezést több milliárd tranzisztorral szilíciumlapkára marja. Az adalékolás, egy olyan eljárás, amelynek során a szilícium vezetőképességét megváltoztató szennyeződéseket mikroszkopikus unipolaritású zónák létrehozására használják, amelyek logikai kapukba, majd tranzisztorokba épülnek. Az öntöde hihetetlenül integrált áramkör-tervezést alkalmaz, egészen a nanométeres tranzisztorokig, és litográfiával nyomtatja a szilíciumra. A litográfiai technikák fejlesztése nagyon költséges. Ráadásul a hozam sem 100 százalékos – nem minden vágószerszám megy át úgy, hogy minden alkatrésze teljesen működőképes. Ezek és más tényezők együttesen befolyásolják az egyes PlayStation 5 vagy Xbox Series X SoC költségeit.
Következtetés: A chip behelyezése a konzolba
Az SoC-t, a konzol dobogó szívét, amely minden munkát elvégz, a TSMC gyártja. A Microsoft és a Sony SoC chipeket rögzít a konzol házába, és összeszereli a többi alkatrészt, beleértve a tárolást és a hűtési megoldást. Tedd össze az egészet, és kapsz egy kilencedik generációs konzolt.
