Þar sem PlayStation 5 og Xbox Series X eru væntanleg til að koma fljótlega, er líklegt að mörg ykkar þarna úti vilji gera verulega uppfærslu. Stóraukin getu beggja leikjatölva, hvað varðar CPU og GPU getu, er að miklu leyti vegna vélbúnaðarins sem þeir nýta. Báðar leikjatölvurnar eru byggðar í kringum hálf-sérsniðnar AMD SoCs, sem sameina Zen 2 CPU kjarna og RDNA2 GPUs fyrir sannkallað kynslóðastökk. En hvernig nákvæmlega er þessi sílikon framleiddur? SoCs eru ekki bara hluti sem festast í PlayStation eða Xbox á færibandinu. Það er töluverð hugsun, fyrirhöfn og vinna sem fer í að byggja hverja flís. Við skulum kafa djúpt og kanna hvernig stjórnborðskísill er framleiddur.
Hver framleiðir eiginlega stjórnborðskísil? Það er ekki eins einfalt og þú myndir halda
Áður en við förum í framleiðsluaðferðina skulum við byrja á hverjum. Hver gerir SoCs að hjarta hvers PlayStation 5 og Xbox Series X og Series S sem rúlla af framleiðslulínunni? Framleiðendur leikjatölvunnar bera enga ábyrgð. Hvorki Sony né Microsoft eru í hálfleiðaraframleiðslubransanum. Báðir þessir eru AMD hlutar, svo þú myndir rökrétt giska á að AMD framleiði flísina. En það er heldur ekki alveg satt. AMD var áður með sína eigin kísilsteypu þar til fyrir um það bil 8 árum, þegar það losnaði algjörlega frá GlobalFoundries. AMD er það sem kallað er „fableless“ sílikonframleiðandi. Nei, það er ekki stórkostlegt með nokkrar innsláttarvillur. Fabless framleiðendur framleiða í raun ekki neitt sjálfir. Fabless framleiðendur eins og AMD, Qualcomm, NVIDIA og Apple hanna flís.
Þeir vinna verkfræðilega fótavinnu til að smíða flís sem ná markmiðum um frammistöðu, verð og skilvirkni. Þeir semja síðan framleiðsluábyrgð við kísilsteypu. TSMC er steypa AMD að eigin vali og eins og nafnið (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) gefur til kynna eru þau með höfuðstöðvar í Taívan með steypuhúsum um allan heim. TSMC er þriðja stærsta steypa í heimi. Þeir tveir stærstu, Intel og Samsung, eru með fullkomlega samþættar aðfangakeðjur. Sérstaklega gerir Samsung allt frá því að smíða sílikon til að setja það í sína eigin síma.
Hálf sérsniðnar leikjatölvukubbar frá AMD eru meðal stærstu magnpantana sem TSMC sér um: Yfir 150 milljónir PlayStation 4 og Xbox One eininga hafa verið seldar á undanförnum 7 árum. Þetta er mikið af AMD flísum sem TSMC framleiddi. En áður en TSMC getur farið að byggja PlayStation 5 eða Xbox Series X SoC, þarf að sjá um hönnunarferlið af, þú giskaðir á það, AMD.
Hálfsérsniðin flísahönnun: nota gamla á nýjan hátt
APU-tækin sem knýja bæði PlayStation 5 og Xbox Series X eru hálf sérsniðnir flísar. Báðir framleiðendurnir hafa sögu um að blanda þessu orði saman. En hvað þýðir það nákvæmlega?
Það er gríðarlegt verkefni að hanna algjörlega sérsniðið SoC. Það getur kostað hundruð milljóna dollara eða jafnvel meira. Þú ert að tala um að hanna nýjan CPU kjarna, nýjan GPU, I/O tengingu og jafnvel undirlagið sem heldur öllu saman. Fyrir vikið hanna fáir SoC framleiðendur í raun fullkomlega sérsniðnar flís, enda til enda. Apple gerir þetta og óljós Tegra X1 Denver frá NVIDIA er annað dæmi, en fullkomlega sérsniðnar SoCs eru undantekningin, ekki reglan.
Hálfsérsniðin SoCs taka núverandi flíshönnun og samþætta þær á nýjan hátt. Þetta er það sem við sjáum með SoC á PlayStation 5 og Xbox Series X. Báðir þessir hlutar nýta Zen 2 CPU hönnun AMD og RDNA2 GPU þess. Zen 2 hefur þegar verið notað í sendingarvörur, nefnilega Ryzen 3000 röð neytenda örgjörva frá AMD og EPYC Rome netþjónalínan þeirra. RDNA2, strangt til tekið, hefur ekki náð að senda vöru enn. En RX 6000 „Big Navi“ GPU frá AMD, sem er ætlað að koma í ljós í október 2020, gæti komið PlayStation 5 og Xbox Series X sem fyrsti RDNA2-hlutinn til flutnings.
Ólíkt örgjörva og örgjörva, er SoC sjálfstætt kerfi á flís, þar sem allt er samþætt á einni teningi: GPU, örgjörvi, undirlag, I/O og minni allt pakkað saman. Vegna þess að það eru færri hreyfanlegir hlutar er það oft hagkvæmara að láta TSMC smíða SoC fyrir þig, frekar en aðskilinn CPU og GPU.
Leikjatölvuframleiðendurnir gegna stóru hlutverki á þessum tímapunkti við að ákveða hvers konar SoC þeir vilja byggja. Ýmsir þættir spila hér inn. Deyjastærð - stærð hverrar SoC flís - tengist beint kostnaði á hverja einingu. Stærri teygjur geta tekið við stærri CPU og GPU hönnun, sem þýðir meira afl. Hins vegar þýðir þetta einnig hærri hitauppstreymi og meiri orkunotkun. Hönnunarteymi AMD vinnur með kröfur leikjatölvuframleiðenda í huga til að koma með hálf-sérsniðna SoC hönnun fyrir leikjatölvur sem passa við væntingar leikjatölvuframleiðandans hvað varðar frammistöðu, kostnað, deyjastærð og aflþörf.
Steypustöðin framleiðir flögurnar: eins og að prenta skjöl, nema miklu flóknari
Þegar hönnunin hefur verið læst, vinnur fabless framleiðandinn með steypunni (TSMC í þessu tilfelli) til að fá flögurnar í raun. SoC framleiðsla er mjög eins og prentun, nema óendanlega flóknari. AMD deilir hringrásarhönnun sinni fyrir SoC með TSMC. Og síðan, með því að nota ferli sem kallast ljóslithography, steypa steypa sem hannar, með milljörðum smára á kísilskífu. Lyfjanotkun, ferli þar sem óhreinindi sem breyta leiðni kísils, eru notuð til að búa til smásæ einpólunarsvæði, sem byggjast inn í rökhlið og síðan í smára. Steypuhúsið tekur ótrúlega samþætta hringrásarhönnun, niður í smára sem eru nanómetrar í þvermál, og prentar það á sílikon með steinþrykk. Það er mjög dýrt að þróa litógrafíska tækni. Þar að auki er ávöxtunin ekki 100 prósent - ekki hver teygja kemst í gegn þar sem allir íhlutir virka að fullu. Saman hafa þessir og aðrir þættir áhrif á kostnað hvers PlayStation 5 eða Xbox Series X SoC.
Niðurstaða: Að setja flísinn í stjórnborðið
SoC, sláandi hjarta leikjatölvunnar sem vinnur alla vinnu, er framleitt af TSMC. Microsoft og Sony stinga SoC flísum inn í undirvagn stjórnborðsins og setja saman aðra íhluti, þar á meðal geymslu og kælilausnina. Settu þetta allt saman og þú færð níundu kynslóðar leikjatölvu.
