NVIDIA研究多GPU核心封装：256组SM单元，性能暴增不是梦

NVIDIA在GTC 2017上发布了基于Volta架构的旗舰计算卡Tesla V100，这可是NVIDIA制造出有史以来最多晶体管的GPU，足足有5120个CUDA单元，比上一代增长了42%，尽管使用了台积电最先进的12nm FFN工艺，但是GPU核心面积已经暴涨至815mm2水平。尽管Tesla V100性能足够强大，不过NVIDIA似乎仍不满足，在一篇研究论文中透露，NVIDIA正在积极探索MCM-GPU的东西，说白了其实就是如何最优化整合多个GPU模块在一起，每个GPU都发挥出百分百的实力。

在GTC 2017上NVIDIA CEO黄仁勋曾说过“目前制造高性能GPU有一个很严重的限制——芯片尺寸的限制，因为目前现有技术的光刻机受限于光刻模板、光刻光源，几乎不可能制造出更大的GPU核心”。单GPU核心价值几乎被榨干殆尽，堆流处理器提升性能即将进入历史的坟墓，因此核心尺寸不能无止境变大已经成为NVIDIA继续提升GPU性能的瓶颈。

因此NVIDIA想到了“胶水**”，就是讲多个GPU核心通过某种方式连接起来，组成一个GPU整体实行运算。这个方法可能就像是之前的GTX 590，两个Fermi架构的GF110-351核心整合到同一块PCB上，不过这样的坏处显而易见，类似于SLI、CF一样，由于两个核心之间连接的数据链路带宽、速度、任务调度存在大量问题，没有产生1+1=2的实际效果，双芯卡的命运也就渐渐没落了。

NVIDIA现在要做的就是探索出一种高效连接多个GPU的方案，MCM-GPU就是这样一个具有前瞻性的实验项目。Multi-Chip-Module Package这种形式的封装其实有点类似于闪存的做法，16层容量不够，那就堆高，堆到64层。这样的好处不仅是制造方式简单，成本有优势，还可以成倍地提高性能。目前，NVIDIA内部的模拟测试中，研究团队已经在研究“堆砌”SMs单元，目前进度已经研发至256组SMs单元（大家算一算有多少个CUDA单元），而Pascal最强的Tesla P100只有56组，Volta最强的Tesla V100也仅仅为80组。说的白了，其实就像我们的高楼大厦，土地面积不够，我们就往高处建，MCM-GPU同样也是叠高，节省核心面积。如果研发过程顺利，以后GPU显卡性能暴增不是梦！

NVIDIA表示MCM-GPU与今天的最大GPU核心相比，可以缩小40-60%的核心面积，将来还可能会用上10nm或者转折性的7nm工艺制造。

此外还有一个很严峻的问题，不同层之间的SM单元到底如何连接，如何使用显存依然是个头疼的问题。因此NVIDIA在将来还有很长的路要走，但是这个MCM-GPU设计有望在明年的CTG大会上与我们见面，适用于下一代显卡架构上。

MCM-GPU性能要比普通的多核心GPU性能更好