（文章來(lái)源：WikiChip Fuse）

據(jù)外媒報(bào)道，近日IBM大型商用服務(wù)器z15的物理設(shè)計(jì)（physical design）團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Christopher Berry表示，通過(guò)對(duì)緩存位線、字線、陣列、供電等方面的調(diào)整，他們將z15 SC芯片的總有效緩存密度提高了80％。

2019年下半年，IBM推出了最新的z15大型商用服務(wù)器。z15的SC芯片在制程工藝沒(méi)有改變，核心面積沒(méi)有增加的情況下，實(shí)現(xiàn)了14%的單核性能提升和20%的核心數(shù)量增加，同時(shí)，芯片的L2緩存增加33%，L3緩存翻倍，L4緩存增加43%。在2020年2月舉行的ISSCC會(huì)議上，z15物理設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Christopher Berry分享了有關(guān)緩存性能優(yōu)化的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。

z15中單個(gè)SC芯片的L4緩存為960 MiB，相比z14增加了43％，L3緩存從128 MiB翻倍至256 MiB，L2緩存也提升到4 MiB。但最值得注意的是，IBM是在保持相同芯片面積和制程工藝的前提下實(shí)現(xiàn)了這些性能的提升。與z14一樣，z15采用與格羅方德（GlobalFoundries）共同定制的14納米FinFET on SOI工藝制成。通過(guò)該工藝IBM可以生產(chǎn)出超高密度的DTC eDRAM，這也是IBM十幾年來(lái)的秘密武器。

該工藝具有超高密度DTC eDRAM。十多年來(lái)，eDRAM一直是IBM的秘密武器。即使采用的是14納米工藝，eDRAM的單元尺寸也達(dá)到了0.0174μm。目前，臺(tái)積電使用尚未量產(chǎn)的5納米工藝所能制成的最密集的SRAM單元，其尺寸為0.021μm 。

這意味著IBM的14納米eDRAM單元的密度比迄今為止最密集的5納米SRAM單元還要高大約20％。IBM物理設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)z14進(jìn)行改進(jìn)，使得z15可以在相同面積內(nèi)，將位線和字線（bitlines and wordlines）的長(zhǎng)度加倍。z14用于L3和L4緩存的原始eDRAM宏塊為1 MiB，由16個(gè)子陣列組成。每個(gè)子陣列包含128個(gè)字線和592個(gè)位線。而z15的原始eDRAM宏塊為2MiB，由8個(gè)子陣列組成，每個(gè)子陣列具有256個(gè)字線和1184個(gè)位線。

位線加倍會(huì)使電容加倍，從而削弱位線信號(hào)。為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)降低了nFET閾值電壓，并引入了偏置電路以改善信號(hào)值。為了進(jìn)一步節(jié)省空間，IBM調(diào)整了緩存的電源傳輸網(wǎng)絡(luò)。z14的高壓產(chǎn)生電路是集成在芯片上。而在z15上，他們將這些電路置于片外。

位線和字線的加倍以及子陣列的數(shù)量減半意味著可以在陣列內(nèi)減少相當(dāng)多的I / O接口。團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)這些調(diào)整大約帶來(lái)了30％的密度提升，而與供電相關(guān)的變化又使密度提升了約38％?？傮w而言，物理設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)法將總有效緩存密度提高了80％。
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