Nvidia探索將多GPU封裝到一塊：輕鬆打破舊架構極限

商業計算、可選研究、以及4K多屏遊戲等需求，不斷推升著對現代GPU的性能需求。 根據一份近期的研究報告，NVIDIA認為正在迅速接近當前GPU架構模型的極限，因此需要尋找新的方法去攻堅。 當前這個想法仍處於模擬階段，但文中提到的“多芯片模塊GPU”（MCM-GPU）的概念，有望最終將多顆GPU模塊整合到一處。

在意識到NVIDIA將很快難以通過當前架構榨取GPU性能之後，亞利桑那州立大學、英偉達、德州大學奧斯汀分校、以及巴塞羅那超算中心攜手展開了研究。

此前，廠商還可以通過在每次製程迭代時堆積更多的流處理器來提升GPU性能。但遺憾的是，在單一模塊中塞入更多晶體管的方法，已經變得越來越困難。

以NVIDIA V100 GPU為例，其已經需要代工廠商（台積電）將製程推到 12nm 的極限。此外，製造規模越來越大的模塊，其成本和相關問題也不可忽視（比如因製造錯誤遇到的數量減少）。

雖然NVIDIA可以通過將多顆GPU裝在一塊 PCB 上的方式來提升顯卡性能（比如Tesla K10 和 K80），但當前仍有一些未能解決的問題 —— 比如跨多GPU的任務分配就需要編程來提升硬件效率。

於是研究人員們另辟蹊徑，決定在封裝技術上尋找新方法，讓 NVIDIA 可以將多個GPU模塊（GPMs）封裝到一塊。這些 GPMs 比當代GPU要小一些，製造起來也更容易和便宜。

盡管人們對其性能仍有疑問，但研究人員聲稱近期基板技術的發展（PDF）已經能夠幫助其部署一種快速、強健的模塊通信互聯架構。從理論上來講，其帶寬可達數 TB/s 。

在NVIDIA內部GPU模擬中，研究團隊將 MCM-GPU 堆到了256組 SMs，而Pascal架構僅為56組SMs 。然後團隊基於當前架構進行了預測，結果顯示 MCM-GPU 可提速 45.5% 。

此外，在同一板子上進行的多GPU性能對比表明，MCM-GPU有26.8%的領先優勢。最後，有消息稱AMD公司也有類似的點子（基於Navi GPU）。