AMD ha sviluppato una versione meno costosa a 20nm del processore principale di Xbox One, aprendo le porte a una versione 'slim' più economica della console di Microsoft. La notizia arriva dal profilo Linkedin del senior manager del design fisico SOC (System On Chip) di AMD, come scoperto da Mosen dei forum di Beyond3D. La voce in questione cita la "pianificazione e realizzazione della prima APU per Xbox One con tecnologia a 28nm e di una variante dal costo ridotto con tecnologia a 20nm".

La tecnologia diventa più piccola e potente secondo la densità dei transistor stipati in un pezzo di silicio, con processi produttivi misurati in nanometri. Al momento i processori di Xbox One e PS4 sono prodotti a 28nm, il che significa che ogni transistor misura 28 miliardesimi di metro. Il nuovo design del chip porta questo valore a 20nm. Secondo la TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), la fabbrica che produce fisicamente i processori di Xbox One e PS4, ridurre un chip fornisce un incremento di velocità del 30% o consumi inferiori del 25% rispetto al chip di partenza, con una densità superiore di 1,9 volte.

Il processore principale all'interno di Xbox One è uno dei componenti più costosi della console: si stima che la versione a 28nm costi a Microsoft sui $50 ciascuno. Ridurne le dimensioni di 1,9 volte implica che più processori possono trovare posto sui wafer di silicio, abbassando i costi. Possiamo supporre che gli obiettivi di Microsoft per la nuova versione del processore siano fornire esattamente le stesse prestazioni del modello attuale (un incremento del 30% è intrigante ma è difficile che possa materializzarsi), mentre il consumo ridotto renderebbe la console più efficiente in termini di generazione di calore.

Ciò permetterebbe di montare un dissipatore ridotto e di assemblare un guscio più sottile, che in cambio porterebbe a costi minori nell'intero processo di produzione e distribuzione: console più piccole richiedono confezioni più piccole, con un risparmio nei costi di trasporto dalla Cina ai vari mercati sparsi per il mondo.

ifixit
Il disassemblaggio di Xbox One eseguito da iFixit ha rivelato un'unità relativamente facile da costruire, i cui componenti interni più costosi sono memoria e processore. Microsoft intende ridurre i costi di entrambi, mantenendo però le stesse prestazioni. Passando a un processore a 20nm più piccolo ed energeticamente efficiente, diverrebbe possibile ridurre le dimensioni del massiccio dissipatore, permettendo di creare una console dal design 'slim' molto più piccola.

Nel frattempo, Microsoft sta anche cercando altri modi per snellire il design di Xbox One. L'azienda sembra voler studiare nuove tecnologie legate alla memoria, e ha pubblicato annunci di lavoro per un ingegnere elettrico (grazie ancora, Mosen) le cui responsabilità includerebbero lo "sviluppo di sottosistemi di memoria" e la valutazione di "differenti soluzioni di prestazioni, funzionalità, stabilità, costo e rischio del sottosistema di memoria all'interno della piattaforma".

Microsoft sta cercando specificamente qualcuno con familiarità delle attuali tecnologie di memoria DDR3 e DDR4, suggerendo che questa posizione sia più legata alla rivisitazione dell'attuale Xbox piuttosto che allo sviluppo di eventuali successori. Xbox One è al momento dotata di DDR3 a 2133MHz, ma un passaggio alle DDR4 avrebbe senso se fatto al momento giusto (non fosse altro che per motivi economici), anche se effettuarlo richiederebbe un notevole sforzo ingegneristico. Un'altra opzione è il passaggio alle LPDDR3 di minore voltaggio, la cui alta densità dei moduli di memoria ne richiederebbe un numero minore permettendo di utilizzare una scheda madre di dimensioni minori. Questa tecnologia è comunque considerevolmente più costosa dell'attuale scelta di Microsoft: la disponibilità di RAM è alta ma acquisire moduli in grado di girare a 2133MHz non sarebbe facile. La LPDDR3 sembra una valida opzione a medio termine, mentre sospettiamo che un potenziale passaggio alle RAM DDR4 sia lontano degli anni.

Col design a 20nm del processore di Xbox One già completo, sono solo i costi di produzione a impedire a Microsoft la fabbricazione di una 'Xbox One Slim'. Le nuove tecnologie di fabbricazione dei chip sono notoriamente costose nei primi anni, quando il numero di processori utilizzabili estratti da ogni wafer è molto basso. C'è anche la questione della capacità. Al momento si crede che la maggior parte della linea di produzione a 20nm di TSMC sia occupata nella creazione dei processori A8 e A8X utilizzati in iPhone 6, 6 Plus e iPad Air 2. AMD e Nvidia stanno attendendo in coda ad Apple l'accesso alla tecnologia a 20nm per impiegarla nelle loro schede grafiche next-gen previste per il 2015.

Passare da un nodo di produzione all'altro richiede storicamente più tempo per le console, visto che le tecnologie di produzione preesistenti sono più affidabili (con una resa maggiore di chip per wafer). AMD ha comunque chiaramente incorporato nei processori di Xbox One e PS4 delle soluzioni in grado di permettere più agevolmente il passaggio a tecnologie di fabbricazione ridotte. La porzione grafica del processore comprende 14 unità computazionali su Xbox One e 20 su PlayStation 4. In entrambi i casi, due di queste unità sono disabilitate nelle unità in vendita per aumentare la resa della produzione.

Il processo produttivo a 28nm era molto maturo al tempo della messa in produzione delle nuove console, il che implica un bisogno minimo di disabilitare qualsiasi parte dei chip sulle due macchine. Nella nostra intervista con gli architetti di Xbox One, il team ha discusso con noi il modo di abilitare tutte e 14 le unità computazionali dell'hardware grafico sui kit di sviluppo per questioni di test.

Disattivare queste parti del chip significa però che la tecnologia dovrebbe essere in grado di eseguire più velocemente la transizione ai 20nm: la resa per wafer aumenterebbe visto che i chip non avrebbero bisogno di essere assolutamente perfetti. In breve, i processori di Xbox One e PS4 sono stati disegnati per essere economici da produrre con l'attuale tecnologia a 28nm, ma abbastanza flessibili per passare a nodi di fabbricazione avanzati più velocemente dei loro predecessori.

È bene sottolineare che anche se non ci sono prove ufficiali di una versione a 20nm del processore principale di PS4, AMD ha quasi certamente eseguito per Sony lo stesso lavoro fatto per Microsoft. Una PS4 Slim è inevitabile quanto lo è una versione ridotta di Xbox One, ma dovremmo aspettarci di vederle arrivare in produzione solo quando la cosa avrà senso dal punto di vista economico. Microsoft ha rifiutato di fare commenti riguardanti la nuova versione del processore.

Riguardo l'autore

Richard Leadbetter

Richard Leadbetter

Technology Editor, Digital Foundry

Rich has been a games journalist since the days of 16-bit and specialises in technical analysis. He's commonly known around Eurogamer as the Blacksmith of the Future.

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