商業(yè)計算、可選研究、以及 4K 多屏游戲等需求，不斷推升著對現(xiàn)代 GPU 的性能需求。根據(jù)一份近期的研究報告，Nvidia 認(rèn)為正在迅速接近當(dāng)前 GPU 架構(gòu)模型的極限，因此需要尋找新的方法去攻堅。當(dāng)前這個想法仍處于模擬階段，但文中提到的“多芯片模塊 GPU”（MCM-GPU）的概念，有望最終將多顆 GPU 模塊整合到一處。

在意識到 Nvidia 將很快難以通過當(dāng)前架構(gòu)榨取 GPU 性能之后，亞利桑那州立大學(xué)、英偉達(dá)、德州大學(xué)奧斯汀分校、以及巴塞羅那超算中心攜手展開了研究。

此前，廠商還可以通過在每次制程迭代時堆積更多的流處理器來提升 GPU 性能。但遺憾的是，在單一模塊中塞入更多晶體管的方法，已經(jīng)變得越來越困難。

以 Nvidia V100 GPU 為例，其已經(jīng)需要代工廠商（臺積電）將制程推到 12nm 的極限。此外，制造規(guī)模越來越大的模塊，其成本和相關(guān)問題也不可忽視（比如因制造錯誤遇到的數(shù)量減少）。

雖然 Nvidia 可以通過將多顆 GPU 裝在一塊 PCB 上的方式來提升顯卡性能（比如 Tesla K10 和 K80），但當(dāng)前仍有一些未能解決的問題 —— 比如跨多 GPU 的任務(wù)分配就需要編程來提升硬件效率。

于是研究人員們另辟蹊徑，決定在封裝技術(shù)上尋找新方法，讓 Nvidia 可以將多個 GPU 模塊（GPMs）封裝到一塊。這些 GPMs 比當(dāng)代 GPU 要小一些，制造起來也更容易和便宜。

盡管人們對其性能仍有疑問，但研究人員聲稱近期基板技術(shù)的發(fā)展（PDF）已經(jīng)能夠幫助其部署一種快速、強健的模塊通信互聯(lián)架構(gòu)。從理論上來講，其帶寬可達(dá)數(shù) TB/s 。

在 Nvidia 內(nèi)部 GPU 模擬中，研究團(tuán)隊將 MCM-GPU 堆到了 256 組 SMs，而 Pascal 架構(gòu)僅為 56 組 SMs 。然后團(tuán)隊基于當(dāng)前架構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果顯示 MCM-GPU 可提速 45.5% 。

此外，在同一板子上進(jìn)行的多 GPU 性能對比表明，MCM-GPU 有 26.8% 的領(lǐng)先優(yōu)勢。最后，有消息稱 AMD 公司也有類似的點子（基于 Navi GPU）。