Xbox Series X architektúra bola bližšie predvedená na aktuálnej konferencii

Na ISSCC (International Solid State Circuits Conference) konferenci priblížil konštrukciu Xbox Series X konzoly hardvérový inžinier Paul Paternoster. Detailne rozoberal jeho tepelnú charakteristiku a venoval sa aj rozdeleniu matičnej dosky a aj samotnému procesoru. 

Zo zaujímavostí povedal, že čip je na TSMC N7 procese, je to najlepší DUV proces TSMC s len 0.09 chybami na centimeter štvorcový (použiteľných je tak 107 zo 147 čipov na jeden wafer a teda 73% yield). Samotný čip ma 360.4 mm2 a 15.3 miliardy tranzistorov.

Na otvorenie porovnali parametre Xbox Series X a Xbox One X, kde GPU išlo hore dvojnásobne, rýchlosť pamäte 1.7 násobne a CPU výkon trojnásobne. Dvojnásobná je IO priepustnosť a 2.4x vyšší výkon na watt. Čip má len 13% vyššiu spotrebu ako v Xbox One X.

Microsoft bližšie popísal aj to, ako dosiahol správny pomer medzi spotrebou, teplotami a hlučnosťou. Preto aj nakoniec vybrali kvádrový dizajn, vďaka ktorému dokázali priniesť o 15% vyššie TPD, ale zároveň o 20% menšie rozmery pri rovnakej hlučnosti.

Konzola je nakoniec o 10% menšia, ako by bola v štandardnom dizajne, ale zároveň má vďaka tomu aj lepšie chladenie. To kombinuje vapor chamber heatsink pre procesor a pamäť, s ventilátorom, ktorý vytvára prúdenie vzduchu chladiaceho ako heatsink, tak aj zvyšok súčiastok. Ventilátor je 130mm s trojfázovým elektrickým motorom pre vysoký výkon, tichý chod a nízku údržbu.

Ukázali aj detailnú teplotnú charakteristiku:

Microsoft rozdelil dosku na dve časti ako pre menší dizajn, tak lepšie chladenie. Je tam síce jedno malé mínus a to minimálne zvýšenie spotreby s prechodovým konektorom medzi obomi doskami

Microsoft priblížil aj power manažment, v ktorom sa snažili šetriť energiu, kde sa dá. S AMD spolupracovali na úpravách procesora a doplnkových funkciách. Mali tri oblasti - monitorovanie záťaže a regulácia, kde získali 10% úspory, optimalizovanie procesov - 10-15% a samotný power manažment. 

Zároveň riešili aj power stavy, ktorých je pre konzolu potrebných viac, aby optimalizovali spotrebu, či už v dashboarde, standby alebo standby so sťahovaním na pozadí. Napríklad standby a sťahovanie na pozadí PC nemajú, ale zároveň konzoly počas používania nemôžu mať toľko stavov ako PC, aby počas hry išli stále naplno a vývojári vedeli, čo môžu čakať. 

• CPU má 8 power stavov
• GPU má 5 power stavov
• Doska má  4 power stavy
• GDDR má 3 power stavy

Teplotná hustota a yieldy bola tiež veľká téma. Microsoft riešil teploty dôležité pre životnosť čipu a snažil sa ich udržať v norme, ako aj nekoncentrovať veľké teploty na jedno miesto. Aj preto sú jadrá ďalej od seba a aj ďalej od GPU.

Pre čip je limitujúcim faktorom hlavne teplota CPU jadier, ktoré sa zahrievajú menšej oblasti pri vysokých frekvenciách. 

V ukážke sa CPU jadrá zahriali na 87 stupňov, zatiaľ čo GPU jadrá na 80 stupňov. V tomto ohľade Microsoft hľadal optimálne napájanie a frekvencie pre GPU a CPU, aby získal potrebný výkon, ale aj dobrú teplotnú a akustickú charakteristiku.

Microsoft teploty optimalizoval tak, že obetoval určitú frekvenciu na lepšie teploty. Preto systém ide na 3.6GHz, keď je zapnutý multithreading, ale 3.8GHz, keď je vypnutý.

Čo sa týka yieldov, teda čo najväčšieho počtu fungujúcich čipov, musel obetovať aj určité GPU jadrá. Každý čip ich má 56 compute jednotiek, ale len 52 sa používa. 

Tu je zaujímavosť, že aj keby im išli procesory naplno, aj tak by nechali rovnakých 12 Tflops. Totiž uvažovali nad 28WGP pri taktovaní 1675 MHz, alebo 26 WGP pri 1825MHz. Obe by mali rovnaký výkon, rozdiel by bol len vo frekvencii (každé WGP má dve compute jednotky).

28 WPG však nakoniec pri výrobe nedávalo zmysel finančne, keďže málo vyrobených procesorov malo všetky funkčné jadrá. Keby sa im to podarilo, mohli mať o 20% nižšiu spotrebu. Nakoniec ekonomické riešenie bolo použiť 26 WPG.