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CPU与核显同die整合技术解析
资料介绍
一、核心概念与技术演进
CPU和核显同die整合,指的是将中央处理器(CPU)的计算核心与集成图形处理器(核显,iGPU)制作在同一块半导体晶圆切割后的晶粒(die)上,实现计算单元与图形单元在同一硅片上的物理整合。这一架构与早期核显外置、核显封装内整合两种方案存在本质区别,是集成电路制造工艺与芯片架构设计共同发展的产物。
在个人计算机发展早期,图形处理功能完全依赖独立显卡,CPU仅承担通用计算任务,不存在核显概念。进入21世纪后,随着移动计算设备对低功耗、小体积的需求提升,Intel率先推出了集成显示核心的处理器,但早期的集成显示核心并未与CPU同die整合,而是被放置在主板的北桥芯片中,通过前端总线与CPU通信,此时的显示核心不仅性能有限,还存在延迟高、带宽不足、功耗控制差等诸多问题。
2009年前后,随着32nm制造工艺成熟,Intel将显示核心从北桥转移到处理器封装内部,采用多die封装的方式实现CPU与核显的整合,即CPU与核显分别制作为两颗独立die,通过封装内互连技术连接在同一PCB基板上,这一方案解决了北桥分离带来的高延迟问题,但两颗die之间的通信仍然需要借助基板布线,带宽提升空间有限,同时封装面积更大,芯片整体成本并没有得到有效控制。
直到2010年代中期,14nm及更先进的制造工艺普及后,Intel、AMD等厂商才逐步实现CPU与核显完全同die整合,将CPU核心、核显EU单元、缓存控制器、内存控制器等模块全部集成在同一颗硅die上。而随着苹果M系列芯片、AMD锐龙APU、Intel酷睿Ultra处理器的推出,同die整合已经从桌面级、移动级处理器普及到嵌入式、低功耗计算等多个领域,成为当前集成图形方案的主流架构。
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