Yakında çıkması planlanan PlayStation 5 ve Xbox Series X ile, birçoğunuz muhtemelen önemli bir yükseltme yapmak istiyor. Her iki konsolun da CPU ve GPU yetenekleri açısından büyük ölçüde geliştirilmiş yetenekleri, büyük ölçüde kullandıkları donanımdan kaynaklanmaktadır. Her iki konsol da gerçek bir nesil atılımı için Zen 2 CPU çekirdeklerini ve RDNA2 GPU'ları birleştiren yarı özel AMD SoC'ler üzerine inşa edilmiştir. Ama bu silikon tam olarak nasıl üretiliyor? SoC'ler yalnızca montaj hattında PlayStation veya Xbox'ınıza yerleştirilen bir bileşen değildir. Her çipi oluşturmak için önemli miktarda düşünce, çaba ve çalışma var. Derin bir dalış yapalım ve konsol silikonunun nasıl üretildiğini keşfedelim.
Konsol silikonunu gerçekte kim üretiyor? Düşündüğün kadar basit değil
Üretimin nasıl yapıldığına geçmeden önce kim ile başlayalım. Üretim hattından çıkan her PlayStation 5 ve Xbox Series X ve Series S'nin kalbinde SoC'leri kim yapar? Konsol üreticileri sorumlu değildir. Ne Sony ne de Microsoft yarı iletken üretim işinde değil. Bunların her ikisi de AMD parçalarıdır, bu nedenle mantıksal olarak AMD'nin yongaları ürettiğini varsayabilirsiniz. Ama bu da pek doğru değil. AMD, GlobalFoundries'ten tamamen ayrıldığı yaklaşık 8 yıl öncesine kadar kendi silikon dökümhanesine sahipti. AMD, "muhteşem" silikon üreticisi olarak adlandırılan şeydir. Hayır, birkaç yazım hatasıyla bu harika değil. Fabless üreticileri aslında hiçbir şeyi kendileri üretmezler. AMD, Qualcomm, NVIDIA ve Apple tasarım yonga setleri gibi muhteşem üreticiler.
Performans, fiyat ve verimlilik hedeflerine ulaşan çipler oluşturmak için mühendislik çalışmalarını yapıyorlar. Daha sonra üretim sorumluluklarını bir silikon dökümhanesine devrederler. TSMC, AMD'nin tercih ettiği dökümhanedir ve adından da anlaşılacağı gibi (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), dünya çapında dökümhaneleri olan Tayvan merkezlidir. TSMC, dünyanın üçüncü büyük dökümhanesidir. En büyük ikisi, Intel ve Samsung, tamamen entegre tedarik zincirlerine sahiptir. Özellikle Samsung, silikon yapmaktan kendi telefonlarına yerleştirmeye kadar her şeyi yapıyor.
AMD'nin yarı özel konsol yongaları, TSMC'nin ele aldığı en büyük hacimli siparişler arasında yer alıyor: Son 150 yılda 4 milyondan fazla PlayStation 7 ve Xbox One birimi satıldı. Bu, TSMC'nin ürettiği çok sayıda AMD yongası. Ancak TSMC, bir PlayStation 5 veya Xbox Series X SoC oluşturmaya başlamadan önce, tasarım sürecinin AMD tarafından halledilmesi gerektiğini tahmin ettiniz.
Yarı özel çip tasarımları: eskiyi yeni yöntemlerle kullanmak
Hem PlayStation 5'e hem de Xbox Series X'e güç veren APU'lar yarı özel yongalardır. Her iki üreticinin de bu kelimeyi çarpıtma geçmişi var. Ama tam olarak ne anlama geliyor?
Tamamen özel bir SoC tasarlamak muazzam bir girişimdir. Yüz milyonlarca dolara veya daha fazlasına mal olabilir. Yeni bir CPU çekirdeği, yeni bir GPU, G/Ç bağlantısı ve hatta her şeyi bir arada tutan alt tabaka tasarlamaktan bahsediyorsunuz. Sonuç olarak, birkaç SoC üreticisi uçtan uca tamamen özel çipler tasarlar. Apple bunu yapar ve NVIDIA'nın belirsiz Tegra X1 Denver'ı başka bir örnektir, ancak tamamen özel SoC'ler kural değil istisnadır.
Yarı özel SoC'ler, mevcut çip tasarımlarını alır ve bunları yeni yollarla bütünleştirir. PlayStation 5 ve Xbox Series X'teki SoC ile bunu görüyoruz. Bu parçaların her ikisi de AMD'nin Zen 2 CPU tasarımını ve RDNA2 GPU'sunu kullanıyor. Zen 2, AMD'nin Ryzen 3000 serisi tüketici CPU'ları ve EPYC Rome sunucu serisi gibi ürünlerin nakliyesinde zaten kullanılmıştır. RDNA2, açıkçası, henüz bir nakliye ürününe ulaşmadı. Ancak AMD'nin Ekim 6000'de piyasaya sürülecek olan RX 2020 “Big Navi” GPU'su, ilk nakliye RDNA5 parçası olarak PlayStation 2 ve Xbox Series X'i kullanabilir.
CPU'lar ve GPU'lardan farklı olarak, SoC, her şeyin tek bir kalıpta entegre edildiği bir çip üzerinde bağımsız bir sistemdir: GPU, CPU, alt tabaka, G/Ç ve hepsi bir arada paketlenmiş bellek. Daha az hareketli parça olduğundan, ayrı bir CPU ve GPU yerine TSMC'nin sizin için bir SoC oluşturmasını sağlamak genellikle daha uygun maliyetlidir.
Konsol üreticileri, inşa etmek istedikleri SoC türüne karar vermede bu noktada büyük bir rol oynamaktadır. Burada bir dizi faktör devreye giriyor. Kalıp boyutu - her bir SoC yongasının boyutu - birim başına maliyetle doğrudan ilişkilidir. Daha büyük kalıplar, daha büyük CPU ve GPU tasarımlarını barındırabilir, bu da daha fazla güç anlamına gelir. Ancak bu aynı zamanda daha yüksek termal değerler ve daha fazla güç tüketimi anlamına gelir. AMD'nin tasarım ekibi, konsol üreticisinin performans, maliyet, kalıp boyutu ve güç gereksinimleri açısından beklentilerini karşılayan yarı özel konsol SoC tasarımları bulmak için konsol üreticisinin gereksinimlerini göz önünde bulundurarak çalışır.
Dökümhane talaşları üretir: çok daha karmaşık olanlar dışında, belgeleri yazdırmak gibi
Tasarım kilitlendikten sonra, masal üreticisi, talaşları fiilen yapmak için dökümhane (bu durumda TSMC) ile birlikte çalışır. SoC üretimi, sonsuz derecede daha karmaşık olması dışında, baskıya çok benzer. AMD, SoC için devre tasarımlarını TSMC ile paylaşıyor. Ve sonra, fotolitografi adı verilen bir işlem kullanarak, dökümhane milyarlarca transistörle bir silikon levha üzerine tasarım yapan oyuyor. Silikonun iletkenliğini değiştiren safsızlıkların, mantık kapılarına ve ardından transistörlere dönüşen mikroskobik tek kutuplu bölgeleri oluşturmak için kullanıldığı bir süreç olan doping. Dökümhane, nanometre çapında transistörlere kadar inanılmaz derecede entegre bir devre tasarımı alıyor ve bunu litografi kullanarak silikon üzerine basıyor. Litografik teknikleri geliştirmek çok pahalıdır. Ayrıca, verim yüzde 100 değildir - her kalıp, tüm bileşenlerin tam olarak çalışmasıyla bunu başaramaz. Bu ve diğer faktörler birlikte her PlayStation 5 veya Xbox Series X SoC'nin maliyetini etkiler.
Sonuç: Çipi konsola yerleştirme
Tüm işi yapan konsolun atan kalbi olan SoC, TSMC tarafından yapılmıştır. Microsoft ve Sony, SoC yongalarını konsol kasasına yapıştırıyor ve depolama ve soğutma çözümü de dahil olmak üzere diğer bileşenleri bir araya getiriyor. Hepsini bir araya getirin ve dokuzuncu nesil bir konsol elde edin.
