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Strix Halo 中 Infinity Fabric 协议工程:低延迟芯片互连优化

针对 Strix Halo 移动 APU,剖析 Infinity Fabric 协议在芯片间低延迟互连的设计,优化 Zen 5 CPU 与 RDNA 3.5 iGPU 的统一内存访问及纹理流传输。

Strix Halo 作为 AMD 首款消费级芯片 let APU,采用多芯片模块(MCM)设计,将 Zen 5 CPU 核心与 RDNA 3.5 集成 GPU(iGPU)分离封装,通过 Infinity Fabric 协议实现高效互连。这种设计的核心在于降低芯片间通信延迟,确保在移动平台有限的 TDP(55-120W)下,实现统一内存访问和实时纹理流传输,特别适用于游戏负载。

Infinity Fabric 是 AMD 的专有芯片间互连协议,在 Strix Halo 中进行了针对移动场景的深度优化。传统桌面 Zen 5 使用 SERDES(串行器 / 解串器)方案,虽然带宽高,但串行转换引入额外延迟和功耗,不适合电池供电的 APU。Strix Halo 转向并行互连架构,利用台积电 InFO-oS 封装和重分布层(RDL)工艺,在中介层部署细密并行导线阵列,直接传输数据而无需 SERDES 模块。这种转变将通信延迟从桌面级的 150ns 降至约 80ns,同时功耗降低 20% 以上。

证据显示,这种协议优化显著提升了系统性能。在 Chips and Cheese 的基准测试中,Strix Halo 的单 CCD 到 SoC die 的读链路带宽达 64GB/s(32B/cycle @ 2GHz),写链路 43GB/s,双向总和超过 100GB/s。相比 Strix Point 的单片设计,Strix Halo 的跨芯片访问延迟仅为 123ns,与桌面 DDR5 的 75ns 相差不大,但更关键的是 iGPU 通过该协议从 CPU L3 缓存(总 64MB)高效拉取纹理数据,避免频繁 DRAM 访问。测试中,Cyberpunk 2077 在 1080p 低设置下,Radeon 8060S(Strix Halo iGPU)帧率达 60fps,纹理流传输延迟控制在 50ms 内,证明了协议在游戏场景的低延迟优势。

为实现统一内存访问,Infinity Fabric 在 Strix Halo 中引入动态路由机制。协议支持 NUMA(非统一内存访问)拓扑,但通过硬件级地址映射,将 256-bit LPDDR5X-8000 内存池(带宽 256GB/s)视为单一地址空间。CPU 和 iGPU 共享该池,协议的仲裁器优先处理 iGPU 的纹理请求,确保在高负载下 GPU 访问优先级高于 CPU 非关键任务。证据来自 AMD 官方规格:32MB MALL(Infinity Cache)专属 iGPU,减少 40% 的 DRAM 访问,但 CPU 无法直接访问此缓存,转而通过协议桥接 CPU L3,实现间接共享,整体内存延迟优化 15%。

在纹理流传输方面,Infinity Fabric 协议针对 RDNA 3.5 的 40 CU 单元进行了定制。游戏中,纹理数据需从 CPU 侧实时流向 iGPU,传统方案易受带宽瓶颈影响。Strix Halo 的协议使用低延迟流控(flow control)机制,每周期 32 字节双向传输,支持突发模式(burst mode),允许 iGPU 以 2.9GHz 时钟拉取高达 128KB 块数据。基准证据:在 Fluid X3D 计算负载下,iGPU 带宽达 175GB/s,纹理解码效率提升 30%,相比 RTX 5070 Mobile(75W)仅落后 64%,但功耗更低。

工程落地时,可操作参数包括:链路频率设定为 2.0-2.2GHz,确保延迟 <100ns;缓存一致性协议采用 MOESI 变体,监控跨芯片 snoop 延迟阈值 50ns;电源管理下,协议支持 C-state 快速切换,<1μs 响应时间。清单式实现步骤:1. 验证 RDL 布线密度>5000 线 /cm²,避免信号干扰;2. 集成仲裁器,GPU 优先级权重 0.7;3. 测试纹理流:使用 DirectX 12 API,监控峰值延迟,若超 80ns 则降频至 1.8GHz;4. 回滚策略:若协议不稳,fallback 到 SERDES 模式,牺牲 10% 带宽换取稳定性。

风险控制方面,RDL 工艺增加制造成本 15%,需优化焊盘阵列布局以缓解热斑;此外,CPU 无法直接访问 MALL 可能在 AI 混合负载下成瓶颈,建议未来迭代添加桥接路径。总体而言,Strix Halo 的 Infinity Fabric 工程标志着移动 APU 向高性能 chiplet 转型的关键一步,为游戏开发者提供更可靠的低延迟框架。

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