NVIDIA 研究多 GPU 核心封裝：MCM-GPU , 性能可望暴增

NVIDIA 在GTC 2017上發布了基於 Volta 架構的旗艦計算卡 Tesla V100，為 NVIDIA 有史以來最多晶體管的 GPU，足足有5120個CUDA單元，比上一代增長了42%，儘管使用了台積電最先進的12nm FFN製程，但是 GPU 核心面積仍高至815mm2。儘管 Tesla V100 性能足夠強大，不過 NVIDIA 似乎仍不滿足，在一篇研究論文中透露，NVIDIA 正在積極探索 MCM-GPU 技術，說白了其實就是如何最優化整合多個 GPU 模塊在一起，每個 GPU 都發揮出百分百的實力。

在GTC 2017上NVIDIA CEO黃仁勳曾說過“目前製造高性能 GPU 有一個很嚴重的限制——晶片尺寸的限制，因為目前現有技術的光刻機受限於光刻模板、光刻光源，幾乎不可能製造出更大的 GPU 核心”。單 GPU 核心價值幾乎被榨乾殆盡，堆流處理器提升性能即將進入歷史的墳墓，因此核心尺寸不能無止境變大已經成為 NVIDIA 繼續提升 GPU 性能的瓶頸。

因此 NVIDIA 想到了“膠水”，就是講多個 GPU 核心通過某種方式連接起來，組成一個 GPU 整體實行運算。這個方法可能就像是之前的 GTX 590，兩個 Fermi 架構的 GF110-351 核心整合到同一塊PCB上，不過這樣的壞處顯而易見，類似於 SLI、CF 一樣，由於兩個核心之間連接的數據鏈路帶寬、速度、任務調度存在大量問題，沒有產生1+1=2的實際效果，雙核心卡的命運也就漸漸沒落了。

NVIDIA 現在要做的就是探索出一種高效連接多個 GPU 的方案，MCM-GPU 就是這樣一個具有前瞻性的實驗項目。Multi-Chip-Module Package 這種形式的封裝其實有點類似於快閃記憶體的做法，16層容量不夠，那就堆高，堆到64層。這樣的好處不僅是製造方式簡單，成本有優勢，還可以成倍地提高性能。目前，NVIDIA 內部的模擬測試中，研究團隊已經在研究“堆砌”SMs單元，目前進度已經研發至256組SMs單元，而 Pascal 最強的 Tesla P100 只有56組，Volta 最強的 Tesla V100 也僅僅為80組。如果研發過程順利，以後 GPU 顯卡性能暴增不是夢！。

NVIDIA 表示 MCM-GPU 與今天的最大 GPU 核心相比，可以縮小40-60%的核心面積，將來還可能會用上10nm或者轉折性的7nm製造。

此外還有一個很嚴峻的問題，不同層之間的 SM 單元到底如何連接，如何使用記憶體依然也會是個問題。因此 NVIDIA 在將來還有很長的路要走，但是這個 MCM-GPU 設計有望在明年的 GTC 大會上曝光。