TSMC 採用 AMD 技術推動半導體製造擴展

TSMC 採用 AMD 技術實現半導體製造擴展

部署第 4 代 AMD EPYC 處理器，用更少的伺服器實現更好的成本效益

台積電 (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, TSMC) 已是全球領先的半導體晶圓代工企業，但這家晶圓代工巨擘還有著更為大膽的擴展計畫。這將需要更強大的運算能力來執行生產、研究、開發和一般 IT 基礎架構。AMD EPYC™ 處理器已在 TSMC 扮演著關鍵角色，但第 4 代 AMD EPYC 處理器進一步提升公司實現成長目標所需的額外能力。

「TSMC 正在迅速擴展。」TSMC 基礎架構與通訊服務部總監 Simon Wang 如此說道。「我們正在擴大全球的製造足跡，並在台灣、日本、德國和美國建造新的晶圓製造廠。這表示我們將需要大量的運算力來處理晶圓廠的生產、研究與開發模擬，以及業務營運。」

在升級的基礎架構方面，TSMC 既想要最大化運算效能，又希望能夠限制耗電量。「當我們評估伺服器和儲存裝置時，我們看重的是每單位耗電的運算效能、佔用的空間和成本。」Wang 如此表示。「我們的工作負載大致分成三類。第一類是自動化晶圓廠生產。第二類則是與 Cadence 和 Synopsys 等電子設計自動化廠商共同合作，進行模擬與設計等研發工作。光罩製作和路徑探尋也需要大量的運算力。我們也在為新一代產品尋找新材料和新技術。第三類是業務營運，也就是訂單處理、人力資源和法務等支援單位。」

全面提升 TSMC 三種工作負載類型的能力

Wang 表示：「我們大多數的晶圓廠自動化都是以處理器為基礎，並使用 Linux 平台搭配虛擬機器或 Kubernetes。這需要大量儲存空間支援。在研發方面，我們使用配備顯示卡的處理器。在第三類業務營運中，其數量相較於其他兩類較為有限，因為這些系統是由我們的支援單位所使用，而且大部分都是使用處理器伺服器。」

雖然 TSMC 是 AMD EPYC 處理器系列的製造合作夥伴，但由於內部規定，Wang 對即將推出的 AMD 產品沒有特別了解，不過他對於前幾代產品的使用體驗給予正面評價。雖然已經從 AMD 的台灣區經理這邊得知了發展藍圖，但 Wang 仍需要確保新一代產品能滿足 TSMC 的要求。他表示：「IT 部門有額外的責任，必須證明我們的產品是十分優秀的。我想要證明，TSMC 所製造的最新 AMD 處理器在較低耗電量的效能表現比上一代更好。」

「IT 部門先根據工作負載訂出我們要的配置。」Wang 這樣說道。「我們訂下了處理器、時脈頻率、記憶體和固態硬碟 (SSD) 的規格。我們每年都會訂出五到七種模型，並將這些模型傳送給廠商，請他們提供意見回饋。這是一個公開招標的過程，我們會在這個過程中決定最終廠商。我們不受限於特定廠商。最終廠商都是根據價格、效能和能效來決定的。」

採用 AMD EPYC 處理器代表更好的成本效益

Wang 表示：「在佈建第 4 代 AMD EPYC 時，我們認為有兩種選擇：較多核心的單插槽處理器，或每個處理器核心數比較少，但總核心數相同的雙插槽處理器。我們評估這兩種配置的成本效益。原本我們以為核心數較少的雙插槽處理器會比較好，但實際上有著更多核心的單插槽處理器卻表現得更好。」

「在效能測試方面，我們使用的是市面上通用的工具。」Wang 如此說道。「除了這些工具外，我們也會使用模擬生產環境，來瞭解工作負載的效能以及反應時間。這件事情，我們也會在晶圓生產廠和研發設計中心進行測試。除了測試效能與耗電量之外，我們也會測試伺服器的可操作性，包括自動佈建，所以這點我們會與廠商合作進行。」

「與上一代相比，我們發現第 4 代 AMD EPYC 處理器的成本效益提升超過 30%。」Wang 如此表示。「晶圓廠生產和自動化的移轉作業非常容易。IT 部門也能順利轉移。我們唯一花費較多時間的是光罩製作的研發工作，因為這個製程需要非常高的精準度，但是最後，AMD 處理器獲得了團隊的一致認證。」

Wang 表示：「今年一月，我們查看了去年購買的處理器總數和今年的計畫。我們發現，藉由部署第 4 代 AMD EPYC 處理器，我們不但可以減少伺服器的購買數量，還可以將運算效能提高 30% 到 40%。因此，移轉這件事情是勢在必行。」每一部伺服器的效能提升，也代表 TSMC 資料中心能以更少的空間來提供相同效能。

更優異的效能、更低的成本、更低的耗電

由於伺服器密度的關係，耗電量也因此降低。「每瓦耗電量的運算效能增加了 10% 至 20%。」Wang 這樣說道。「每個處理器有更多的核心數，且支援更多記憶體，是 AMD 處理器的最佳特點。每插槽的成本效益也比較好。在核心數量相同的條件下，我們發現一個插槽的效能提升將近 10%，而且成本更低。根據我們的經驗，在使用第 4 代 AMD EPYC 處理器時，能效提高了 30% 以上。在最先進的 TSMC 晶圓廠中，目前有超過 90% 的工作負載採用了第 4 代 AMD EPYC 處理器。TSMC IT 部門現在在我們的三種工作負載領域中，已有將近 20,000 台採用 AMD EPYC 處理器的伺服器，其中 6,600 台已採用第 4 代 AMD EPYC 處理器。」

TSMC 針對其 Kubernetes 一般工作節點使用第 4 代 AMD EPYC 9124 和 9354P 處理器，Kubernetes 資料庫節點使用的是 9254，Cassandra 節點則使用 9254 或 9454P。Wang 表示：「我們將繼續在資料中心部署 AMD 處理器，因為根據我們過往的經驗，AMD 處理器在成本、效能和每瓦運算力等方面都表現更好。我們目前購買的 X86 伺服器中，有超過 90% 採用第 4 代 AMD EPYC 處理器。我們會密切關注 AMD 的新一代產品。」

Wang 表示：「一直以來，TSMC IT 部門的政策就是使用最新產品來提升強化資料中心的效能。因為核心密度與支援大量記憶體，AMD 產品十分適合雲端原生環境。它非常適合多租戶與多工環境。而且成本也不高。」

Wang 總結道：「我們與 AMD 的合作關係非常順利。這些產品非常符合我們的效能與成本需求。我們正引頸期待 AMD 最新的顯示卡，包括速度更快、效能更高的 Instinct MI300X。到時我們就能將 AMD 技術部署到更多工作負載上。」