- 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 anvendelse er chiplets gået fra at være et mindre kendt teknisk værktøj til at blive en grundlæggende søjle i avanceret hardwaredesign. Virksomheder som AMD , Intel og for nylig andre aktører i branchen er begyndt at udforske mulighederne, som disse modulære byggesten tilbyder. Her finder du alt, hvad du behøver at vide, forklaret klart og detaljeret.
Hvad er en chiplet?
En chiplet er i bund og grund 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 at designe en hel processor eller GPU som en enkelt monolitisk chip , opdeler producenter designet i flere mindre chiplets, der forbindes for at danne et komplet system. Denne modulære tilgang forenkler designet , reducerer omkostningerne og forbedrer skalerbarheden.
Dette koncept er ikke strengt taget nyt , da multichip-moduler (MCM'er) har eksisteret i årtier. Innovationen ved chiplets ligger dog i deres fleksibilitet: hver chip kan fremstilles på forskellige noder, hvilket muliggør en langt mere effektiv optimering af omkostninger og ydeevne .
Motivation bag brugen af chiplets
Brugen af chiplets opstår primært som en løsning på de stadig mere komplekse design- og fremstillingsudfordringer ved chips . Fremstilling af en monolitisk chip indebærer en højere sandsynlighed for defekter, højere omkostninger og skalerbarhedsudfordringer . For eksempel kan ydeevnen på siliciumwafere forbedres ved at opdele et system i mindre chiplets, hvilket øger antallet af brugbare chips.
Forestil dig en siliciumwafer: Når en stor monolitisk chip fremstilles, påvirker enhver defekt i dens område hele chippens funktionalitet. Ved at opdele designet i mindre chiplets har defekter mindre indflydelse, fordi de er begrænset til en lille del af det samlede system, hvilket reducerer 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
Et godt eksempel er AMD Ryzen -processorserien . Fra og med tredje generation (Ryzen 3000) anvendte AMD en chiplet-tilgang, hvor processorkernerne (CCD'er) blev fremstillet ved 7 nm, mens input/output (IOD)-chippen brugte en mere økonomisk 12 nm-produktionsnode. Dette design blev opretholdt i Ryzen 5000- og 7000-generationerne, hvilket gjorde det muligt for AMD at overvinde mange af udfordringerne ved monolitiske chips.
Et andet relevant eksempel er AMDs Radeon RX 7000 GPU'er , som implementerer et chiplet-baseret design til hukommelse og cache , hvilket frigør plads i den primære grafikkerne og reducerer den samlede designkompleksitet.
Forskelle mellem chiplets og MCM
Det er vigtigt ikke at forveksle chiplets med de førnævnte multichipmoduler (MCM'er). Selvom begge grupperer flere chips i en enkelt pakke, refererer chiplets til specifikke funktionelle blokke, der fungerer sammen som et integreret system. I modsætning hertil grupperer MCM'er blot flere chips uden den samme funktionelle sammenhæng, som chiplets tilbyder.
For eksempel kan en processor med et MCM-design omfatte flere kerner og hukommelse, men uden den specifikke optimering, som chiplets tillader for at arbejde mere effektivt og skalerbart.
Begrænsninger og udfordringer ved chiplets
Chiplet-baseret design er ikke uden ulemper. Denne tilgang præsenterer også nogle betydelige 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 indførelsen af interconnect-standarder som UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) , som vil gøre det muligt at kombinere chiplets fra forskellige producenter i et enkelt system . Dette vil åbne døren for mere heterogene og samarbejdsorienterede løsninger, hvor specialiserede virksomheder kan bidrage med deres egne komponenter 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. Dens evne til at overvinde tekniske begrænsninger, reducere omkostninger og tilbyde skalerbare løsninger er ved at transformere halvlederlandskabet. Med virksomheder som AMD, Intel og Nvidia i spidsen, og med fremkomsten af interconnect-standarder , vil brugen af chiplets udvides ud over processorer og GPU'er til at imødekomme nye applikationer i sektorer som bilindustrien, kunstig intelligens og cloud computing. Selvom det ikke er uden udfordringer, repræsenterer chiplets en modulær tilgang, der omdefinerer, hvordan vi designer og fremstiller elektroniske komponenter.
