基于扩展存储器的多芯粒GPU芯片架构系统的制作方法

专利2025-06-17  8


本发明涉及芯片,尤其涉及一种基于扩展存储器的多芯粒gpu芯片架构系统。


背景技术:

1、现有的图形处理器(graphics processing unit,简称gpu)芯片,通常是采用一个整体的芯片架构,即gpu芯片的所有组成部分均位于一个单一芯片上,如果gpu芯片上的组成部分出现问题,极有可能导致整个gpu芯片无法使用,从而导致gpu芯片的良率低,增加了gpu芯片的成本。

2、此外,现有的gpu架构的多级缓存架构中,受限于gpu芯片的面积、布局等因素,每一级高速缓冲存储器的容量受限。以三级缓存为例,第一级高速缓冲存储器、第二级高速缓冲存储器和第三级高速缓冲存储器等的存储容量有限,无法实现灵活扩充第一级高速缓冲存储器、第二级高速缓冲存储器和第三级高速缓冲存储器的存储容量。现有技术中,第三级高速缓冲存储器通常设置在第二级高速缓冲存储器与gpu显存的通路之间,第二级高速缓冲存储器需要从第三级高速缓冲存储器获取数据,当每一级缓存容量小于计算所需的数据集大小时,数据缓存需要频繁切换,而频繁切换的开销以及慢速的gpu显存读写会降低gpu的数据访问效率,从而导致gpu性能变差。由此可知,如何提出一种新的gpu架构,来提高gpu芯片的良率、提高gpu的数据访问速度、提升gpu芯片的性能成为亟待解决的技术问题。


技术实现思路

1、本发明目的在于,提供一种基于扩展存储器的多芯粒gpu芯片架构系统,提高了gpu芯片的良率和gpu的数据访问速度,提升了gpu芯片的性能。

2、根据本发明一方面,一种基于扩展存储器的多芯粒gpu芯片架构系统,包括gpu芯片,所述gpu芯片包括x个gpu核心芯粒、x个扩展存储器和一个io接口芯粒,x≥1;每一gpu核心芯粒上设置一个扩展存储器,gpu核心芯粒和对应的扩展存储器的面积和形状均相同,采用晶圆堆叠的方式切割生成,所述扩展存储器包括w个扩展存储单元,w≥p;每一gpu核心芯粒均与所述io接口芯粒相邻设置;所述gpu核心芯粒用于处理任务,所述gpu核心芯粒通过所述io接口芯粒与其他gpu芯粒或gpu芯片之外的器件交互,所述系统采用标准封装模式将所述x个gpu核心芯粒和一个io接口芯粒封装生成所述gpu芯片。

3、其中,所述gpu核心芯粒包括t个第一芯粒通信接口{d11,d12,…,d1t,…d1t},t≥1,d1t为gpu核心芯粒中的第t个第一芯粒通信接口,t的取值范围为1到t;所述io接口芯粒包括y*t个第二芯粒通信接口,每一d1t连接一个对应的第二芯粒通信接口,y≥x。

4、任意一组相连的d1t和第二芯粒通信接口的通信距离小于等于标准封装模式对应的预设的最大通信距离。

5、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明提供的一种基于扩展存储器的多芯粒gpu芯片架构系统可达到相当的技术进步性及实用性,并具有产业上的广泛利用价值,其至少具有下列优点:

6、本发明通过将单一gpu芯片切分为多个gpu核心芯粒和一个io接口芯粒,提高了gpu芯片的良率,gpu核心芯粒的数量和连接方式能够灵活设置,此外,还通过在每一gpu核心芯粒上设置对应的扩展存储器,扩大了第三级高速缓冲存储器和第二级高速缓冲存储器容量,能够实现跨芯粒访问c12q、c13q,提高了gpu的数据访问速度、提升了gpu芯片的性能。

7、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。



技术特征:

1.一种基于扩展存储器的多芯粒gpu芯片架构系统,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,

4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,

7.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,

8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,

9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,


技术总结
本发明涉及一种基于扩展存储器的多芯粒GPU芯片架构系统,包括GPU芯片,GPU芯片包括GPU核心芯粒、扩展存储器和IO接口芯粒;每一GPU核心芯粒上设置一个扩展存储器,GPU核心芯粒和对应的扩展存储器的面积和形状均相同,所述扩展存储器包括扩展存储单元;每一GPU核心芯粒均与所述IO接口芯粒相邻设置;系统采用标准封装模式将封装生成所述GPU芯片;GPU核心芯粒包括第一芯粒通信接口D1<subgt;t</subgt;;IO接口芯粒包括第二芯粒通信接口,每一D1<subgt;t</subgt;连接一个对应的第二芯粒通信接口。本发明提高了GPU芯片的良率和GPU的数据访问速度,提升了GPU芯片的性能。

技术研发人员:请求不公布姓名
受保护的技术使用者:沐曦集成电路(上海)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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