- Chiplets bryder et komplekst system i mindre funktionelle blokke, hvilket forbedrer fremstillingen.
- De tillader større skalerbarhed og fleksibilitet ved at kombinere forskellige produktionsnoder i det samme system.
- Virksomheder som AMD er førende med denne tilgang i deres CPU'er og GPU'er og overvinder monolitiske designudfordringer.
Chiplet-teknologi revolutionerer design og fremstilling af processorer og elektroniske komponenter. Men hvad er chiplets egentlig? Hvorfor sætter de en så vigtig tendens i teknologisektoren? I de følgende linjer vil vi dykke ned i den fascinerende verden af chiplets, udforske deres oprindelse, fordele, begrænsninger og hvordan de transformerer industrier som processorer, GPU'er og mere.
Siden deres første vedtagelse har chiplets udviklet sig fra et lidet kendt teknisk værktøj til en grundlæggende søjle for avanceret hardwaredesign. Virksomheder kan lide AMD -processorer, Intel og for nylig er andre aktører i sektoren begyndt at udforske mulighederne i disse modulære blokke. Her finder du alt, hvad du behøver at vide, forklaret klart og detaljeret.
Hvad er en chiplet?
En chiplet er dybest set et stykke eller en blok af et integreret kredsløb, der danner en del af et større system ved at arbejde sammen med andre chiplets. I stedet for designe en hel processor eller GPU som en enkelt monolitisk chipProducenter opdeler designet i flere mindre chiplets, der forbindes til et komplet system. Denne modulære tilgang forenkler designet, reducere omkostningerne y Forbedrer skalerbarheden.
Dette koncept er ikke helt nyt., da multichip-moduler (MCM) har eksisteret i årtier. Innovationen af chiplets ligger imidlertid i deres fleksibilitet: hvert stykke kan fremstilles i forskellige noder, hvilket gør det muligt optimere omkostninger og ydeevne meget mere effektivt.
Motivation bag brugen af chiplets
Brugen af chiplets opstår primært som en løsning på udfordringer med chipdesign og -produktion stadig mere kompleks. Fremstilling af en monolitisk chip indebærer en højere sandsynlighed for defekter, højere omkostninger og skalerbarhedsudfordringer. For eksempel ved at opdele et system i mindre chiplets er det muligt at forbedre ydeevnen på siliciumwafers, hvilket øger antallet af nyttige chips, der kan produceres.
Forestil dig en siliciumwafer: Når en stor monolitisk chip fremstilles, påvirker enhver defekt i dens område funktionaliteten af hele chippen. Ved at opdele designet i mindre chiplets har defekter mindre indflydelse, fordi de er begrænset til en lille brøkdel af det samlede system, dermed reducere spild.
Vigtigste fordele ved chiplets
- Omkostningsreduktion: Fremstilling af mindre chiplets øger antallet af nyttige enheder pr. wafer, hvilket Reducerer omkostningerne pr. funktionel chip.
- skalerbarhed: Chiplets giver mulighed for at skabe modulære systemer, hvilket gør det nemt at tilføje nye. kerner eller funktionaliteter efter behov.
- Fleksibilitet i fremstillingsknuder: Hver chiplet kan fremstilles ved hjælp af forskellige processer (f.eks. 7 nm behandlingskerner og 14 nm controllere), optimering af omkostninger og ydeevne.
- Hastighed i udvikling: Genbrug af allerede designede chiplets accelererer skabelsen af nye generationer af produkter.
Praktiske eksempler på chiplet-baseret design
En emblematisk sag er serien af processorer AMD Ryzen. Fra tredje generation (Ryzen 3000) tog AMD en chiplet-tilgang, hvor processing cores (CCD) blev fremstillet ved 7nm, mens input/output-chippen (IOD) brugte en billigere 12nm fremstillingsknude. Dette design blev opretholdt i Ryzen 5000 og 7000 generationerne, hvilket tillader AMD Overvind mange af udfordringerne ved monolitiske chips.
Et andet relevant eksempel er Radeon RX 7000 GPU'er fra AMD, som implementerer et chiplet-baseret design til hukommelse og cache, hvad frigør plads på den primære grafikkerne y reducerer den overordnede designkompleksitet.
Forskelle mellem chiplets og MCM
Det er vigtigt ikke at forveksle chiplets med de førnævnte multichip-moduler (MCM). Mens begge grupperer flere chips i en enkelt pakke, henviser chiplets til specifikke funktionelle blokke, der arbejder sammen som et integreret system. MCM'er, på den anden side, grupperer simpelthen flere chips sammen uden den samme funktionelle sammenhæng som chiplets. tilbud.
For eksempel kan en processor med et MCM-design indeholde flere kerner og hukommelse, men uden specifik optimering aktiveret af chiplets at arbejde mere effektivt og skalerbart.
Begrænsninger og udfordringer ved chiplets
Ikke alt er en fordel i det chiplet-baserede design. Denne tilgang præsenterer også nogle væsentlige tekniske udfordringer:
- Reaktionstid: Kommunikation mellem chiplets tilføjer yderligere latenser, hvilket kan påvirke ydeevnen i responstidsfølsomme applikationer.
- Interposer kompleksitet: Interposers, der fungerer som mellemled mellem chiplets, skal være designet til håndtere flere forbindelser effektivt, hvilket tilføjer kompleksitet og omkostninger.
- Consumo energético: Sammenkoblingen mellem chiplets kan øge energiforbruget, især hvis den ikke er optimeret korrekt.
- Standarder: Manglende standardisering i kommunikationsgrænseflader kan gør det vanskeligt at integrere chiplets fra forskellige producenter.
Chiplets fremtid
Fremtiden for chiplets ser lovende ud, især med vedtagelsen af sammenkoblingsstandarder som f.eks UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express), hvilket vil tillade at kombinere chiplets fra forskellige producenter i et enkelt system. Dette vil åbne døren til mere heterogene og samarbejdsbaserede løsninger, hvor specialiserede virksomheder vil kunne bidrage med deres egne brikker til det globale økosystem.
Et muligt fremtidigt scenarie kunne omfatte systemer med CPU'er fra én producent, GPU'er fra en anden og specifikke acceleratorer fra en tredjepart, alt sammen effektivt forbundet takket være åbne standarder.
Chiplet-teknologi er kommet for at blive. Deres evne til at overvinde tekniske begrænsninger, reducere omkostninger og tilbyde skalerbare løsninger transformerer halvlederlandskabet. Med virksomheder som AMD og Intel y Nvidia førende, og med fremkomsten af sammenkoblingsstandarder, vil brugen af chiplets udvide sig ud over processorer og GPU'er for at adressere nye applikationer i sektorer som bilindustrien, kunstig intelligens og cloud computing. Selvom de ikke er uden deres udfordringer, repræsenterer chiplets en modulær tilgang, der omdefinerer den måde, vi på Vi designer og fremstiller elektroniske komponenter.
