En esta tribuna, Justin Murrill, director de Responsabilidad Corporativa en AMD, explica cómo la arquitectura modular de chiplets no solo impulsa el rendimiento y la eficiencia energética, sino que también reduce residuos y emisiones, contribuyendo a objetivos de sostenibilidad globales.
Abordar desafíos tecnológicos a gran escala, a menudo, requiere idear micro soluciones a escala. En AMD hemos adoptado este enfoque durante 55 años al diseñar soluciones de computación de alto rendimiento y adaptativas. En mi papel para promover la sostenibilidad en AMD, he presenciado innovaciones increíbles donde los empleados de AMD piensan en pequeño para pensar en grande y, al hacerlo, crean importantes beneficios compartidos para los usuarios de tecnología y para el planeta.
Un ejemplo poderoso es el desarrollo de “chiplets” por parte de AMD. Un enfoque revolucionario en el diseño de semiconductores, que adopta una arquitectura modular. Esta innovación aborda varios desafíos tecnológicos y de sostenibilidad simultáneamente, como la reducción del impacto ambiental y costes de fabricación, al tiempo que aumenta el rendimiento de cómputo y la eficiencia energética. En lugar de un gran chip monolítico, los ingenieros de AMD reconfiguraron la IP en los bloques que forman los componentes, utilizando una conectividad flexible y escalable, conocida como Infinity Fabric. Esto sentó las bases de nuestra Infinity Architecture, configurando múltiples chiplets individuales para escalar los núcleos de cómputo en innumerables diseños que optimizan aún más la eficiencia energética.
AMD ha medido recientemente los beneficios de sostenibilidad de los chiplets en el proceso de fabricación de obleas para una línea de productos. Los resultados son impresionantes. Producir las CPU EPYC de 4ª generación con 8 chiplets de cómputo separados en lugar de una matriz monolítica ahorró aproximadamente 50.000 toneladas métricas de CO2e en 2023, al evitarla fabricación de obleas. Es aproximadamente la misma huella de CO2e operativa anual de AMD en 2022 [i].
Los diseños modulares, de forma inherente, ofrecen beneficios de sostenibilidad al aprovechar configuraciones de componentes intercambiables que brindan flexibilidad en las ofertas de productos. Al tiempo que reducen los costes y el desperdicio en la fabricación. Por ejemplo, se estima que la construcción modular de viviendas reduce los desechos en más del 80% y los costes casi a la mitad, en comparación con una construcción nueva tradicional. [ii]
En el caso del enfoque modular de chips de AMD, el residuo reducido es el porcentaje de obleas de silicio con defectos. Estas son circulares (300 mm de diámetro) y los chips individuales son cuadrados/rectángulos. Cada oblea se corta para obtener un número determinado de chips y no todos son perfectos. Cuanto menor sea la superficie del chip, mayor será el número de chips por oblea y menor la probabilidad de que se produzca un defecto en alguno de ellos. Como resultado, aumenta el número y el porcentaje de chips «buenos» por oblea y disminuyen los costes de materias primas, energía, emisiones y agua.
Como cualquier otro enfoque de diseño disruptivo, la tecnología de chiplets de AMD se topó con el escepticismo inicial, tanto internamente entre los ingenieros de AMD como externamente por parte de la competencia. Pero gracias al seguimiento diligente de los datos y al diseño de soluciones clave, como un tejido de comunicación ligero y de alta velocidad, prevalecieron las ventajas convincentes en capacidad de rendimiento, flexibilidad de configuración y eficiencia energética. Hoy en día, gran parte de la industria está tratando de replicar el enfoque del chiplet.
Los chiplets no solo evitan residuos y conservan recursos en la fabricación. También en los centros de datos que alimentan los servicios y experiencias digitales que utilizamos a diario. Cada chiplet alberga varios núcleos de procesador y pueden añadirse e incluso apilarse diferentes chiplets en un paquete, para crear procesadores de mayor rendimiento y más eficientes energéticamente.
En la actualidad, los procesadores AMD EPYC alimentan los servidores x86 más eficientes energéticamente del mercado [iii]. El uso de los servidores más eficientes energéticamente significa que se necesitan muchos menos servidores físicos para satisfacer las demandas de computación. Lo que tiene un efecto en cascada de impactos medioambientales evitados: menos materias primas, fabricación, transporte, uso de energía y espacio ocupado en el centro de datos. Esto es fundamental para las empresas que necesitan modernizar la infraestructura de los centros de datos y aumentar las capacidades informáticas al tiempo que persiguen objetivos de sostenibilidad. Un ejemplo de ello es la mayor empresa de semiconductores de Europa, STMicroelectronics. Al actualizar sus procesadores de servidor a AMD EPYC, redujeron el consumo de electricidad en un 33% como parte de su estrategia para alcanzar la neutralidad de carbono en 2027, a la vez que aumentaban el rendimiento informático [iv].
Cuando la sostenibilidad se integra en el diseño, puede evitarse la necesidad de gestionar los residuos en la fase final. Nuestro enfoque de diseño de chips no solo reduce el consumo de energía y las emisiones de carbono de los dispositivos finales, como servidores y centros de datos, sino que también reduce los residuos y evita las emisiones en la cadena de suministro.
[i] Estimación AMD basada en la densidad de defectos (defectos por unidad de superficie en la oblea), la superficie del chip y el factor n (factor de complejidad de fabricación) para estimar el número de obleas evitadas en un año. Rendimiento = (1 + A*D0)^(-n) donde A es el área del chip, D0 es la densidad de defectos y n es el factor de complejidad. El área se conoce a partir de nuestro diseño. D0 se conoce a partir de nuestros datos de rendimiento de fabricación y n es un número proporcionado por un socio de fundición para una tecnología determinada. Los cálculos no pretenden ser precisos, ya que el diseño del chip puede tener una gran influencia en el rendimiento, pero estima el impacto del área en el rendimiento. Las estimaciones de emisiones de carbono de 49.934 mtCO2e se calcularon introduciendo el número estimado de obleas de 5 nm ahorradas en un año según el modelo de carbono de fabricación de semiconductores de TechInsights. La comparación con la huella corporativa de AMD se basa en las emisiones de GEI de alcance 1 y 2 basadas en el mercado comunicadas por AMD en 2022, 50.198 mtCO2e.
[ii] https://www.mdpi.com/2075-5309/11/12/622
[iii] EPYC-028C: SPECpower_ssj® 2008, SPECrate®2017_int_energy_base, y SPECrate®2017_fp_energy_base basados en resultados publicados en el sitio web de SPEC al 10/11/22. Resultados basados en el rendimiento energético / rendimiento energético de servidores y almacenamiento (PPKW) publicados en https://www.vmware.com/products/vmmark/results3x.1.html?sort=score. Los primeros 80 resultados publicados en SPECpower_ssj®2008 con la eficiencia general más alta ssj_ops/W fueron todos impulsados por procesadores AMD EPYC. Para SPECrate®2017 Integer (Energy Base), las CPU EPYC de AMD impulsan los primeros 11 resultados de desempeño/consumo W de SPECrate®2017_int_energy_base. Para SPECrate®2017 Floating Point (Energy Base), las CPU EPYC de AMD impulsan los primeros 12 resultados de desempeño/consumo W de SPECrate®2017_fp_energy_base. Para VMmark® de rendimiento energético de servidores (PPKW), tienen los cuatro mejores resultados para pares de sockets 2 y 4 superando a todos los demás resultados de sockets y para VMmark® de rendimiento energético de servidores y almacenamiento (PPKW), tienen el mejor puntaje general. Consulta https://www.amd.com/en/claims/epyc4#faq-EPYC-028C para la lista completa. Más información sobre SPEC® está disponible en http://www.spec.org. SPEC, SPECrate y SPECpower son marcas registradas de la Corporación de Evaluación de Desempeño Estándar (Standard Performance Evaluation Corporation). VMmark es una marca registrada de VMware en los EE. UU. u otros países.
[iv] https://www.amd.com/en/resources/case-studies/stmicroelectronics.html
