Infinity Fabric

2025年10月23日

Infinity Fabric

英語表記: Infinity Fabric

概要

Infinity Fabric（インフィニティファブリック）は、AMD社が開発した、CPU内部および複数の半導体ダイ（チップレット）間を超高速で接続するためのインターコネクト技術です。これは、私たちが今学んでいる「マイクロアーキテクチャ」の中でも特に「AMD系アーキテクチャ」の革新を支える心臓部と言える技術なんですよ。この技術の最大の目的は、複数の小さなチップ（ダイ）をあたかも一つの大きなチップのように機能させるマルチダイ設計（MCM: Multi-Chip Module）を実現し、性能向上と製造コストの効率化を両立させることにあります。

詳細解説

Infinity Fabricは、2017年に登場したZenマイクロアーキテクチャ（「AMD系アーキテクチャ」の大きな転換点でしたね）と共に導入されました。この技術は、単なるデータ転送路ではなく、CPUコア、メモリコントローラ、I/O（入出力）機能など、プロセッサを構成するすべての要素を結びつける包括的な通信プロトコルと物理層の集合体です。

チップレット戦略の実現:
従来のCPU設計では、すべてのコアと機能ブロックを一つの巨大なシリコンダイに集積する「モノリシック・ダイ」方式が主流でした。しかし、ダイが大きくなると製造不良のリスクが高まり、コストも跳ね上がります。ここでAMDが採用したのが、機能を分割した複数の小さなチップ（チップレット）を一つのパッケージに統合する戦略です。このチップレット間を結びつけ、高速かつ低遅延でデータをやり取りする「架け橋」こそがInfinity Fabricの役割なのです。まさに、この技術があるからこそ、AMD系アーキテクチャは今日の高性能を実現できていると言っても過言ではありません。

私たちが学んでいる「マイクロアーキテクチャ（Intel 64, ARM, RISC-V）」という大きなカテゴリの中で、Infinity Fabricは「AMD系アーキテクチャ」を決定づける最も重要な要素の一つです。この技術の導入により、AMDは製造上の制約を乗り越え、多コア化と高性能化を効率的に進めることが可能になりました。

主要な構成要素:
Infinity Fabricは、主に以下の二つの主要な要素で構成されています。

Scalable Data Fabric (SDF):
これは、CPUダイの内部で、CPUコア群とL3キャッシュ、そしてI/Oコントローラなどの間でデータをやり取りするための内部バス構造です。チップ内の通信を担う、非常に重要な役割を果たしています。このSDFのおかげで、チップレット内部の各コアが効率よく連携できるわけです。
Infinity Fabric Links (IFL):
これは、物理的に異なるダイ間（例えば、CPUコアを収めたチップレットと、メモリやI/Oを管理するI/Oダイの間）を接続するインターフェースです。このIFLのおかげで、異なる機能を持つチップレット同士がシームレスに連携でき、あたかも一つの巨大なチップであるかのように動作します。

動作原理と性能への影響:
Infinity Fabricの動作速度は、システムの性能に直結します。特に、初期のZenアーキテクチャでは、IFのクロック速度（FCLK）がDRAM（メモリ）のクロック速度（UCLK）と同期して動作する設計が取られていました。そのため、メモリのオーバークロックを行うと、同時にIFの速度も向上し、コア間の通信やメモリへのアクセス速度が劇的に改善するという特徴がありました。これは、高性能を追求する自作PCユーザーの間では非常に注目されたポイントであり、メモリ選びがCPU性能に直結するという、面白い現象を生み出しました。

この技術は、単に速いだけでなく、電力効率にも優れている点が素晴らしいです。低消費電力で大量のデータを転送できるため、サーバー向けのEPYCプロセッサや、高性能なデスクトップ向けRyzenプロセッサといった、幅広い「AMD系アーキテクチャ」製品群で採用され、その性能基盤を築いています。マイクロアーキテクチャの観点から見ると、これは従来の統合型設計からの脱却であり、製造技術の限界を突破するためのAMDの回答だったのです。