- Kiibid jagavad keeruka süsteemi väiksemateks funktsionaalseteks plokkideks, parandades tootmist.
- Need võimaldavad suuremat mastaapsust ja paindlikkust, ühendades samas süsteemis erinevad tootmissõlmed.
- Sellised ettevõtted nagu AMD on selle lähenemisviisiga oma protsessorites ja GPU-des juhtpositsioonil, ületades monoliitsed disainiprobleemid.
Chiplet tehnoloogia muudab protsessorite ja elektroonikakomponentide disaini ja tootmist revolutsiooniliselt. Aga mis on chipletid? Miks nad seavad tehnoloogiasektoris nii olulise trendi? Järgmistes ridades sukeldume kiibikeste põnevasse maailma, uurides nende päritolu, eeliseid, piiranguid ja seda, kuidas need muudavad tööstusharusid, nagu protsessorid, GPU-d ja muud.
Pärast esialgset kasutuselevõttu on kiibid muutunud vähetuntud tehnilisest tööriistast täiustatud riistvaradisaini alustalaks. Ettevõtted nagu AMD , Intel ja hiljuti ka teised tööstusharu tegijad on hakanud uurima nende modulaarsete ehitusplokkide pakutavaid võimalusi. Siit leiate kõik vajaliku selgelt ja üksikasjalikult selgitatuna.
Mis on chiplet?
Kiip on sisuliselt integraallülituse tükk või plokk, mis moodustab osa suuremast süsteemist, töötades koos teiste kiipidega. Terve protsessori või graafikaprotsessori ühtse monoliitse kiibina projekteerimise asemel jagavad tootjad disaini mitmeks väiksemaks kiibiks, mis omavahel ühendatakse, moodustades tervikliku süsteemi. See modulaarne lähenemine lihtsustab disaini , vähendab kulusid ja parandab skaleeritavust.
See kontseptsioon pole sugugi uus , kuna mitmekiibilised moodulid (MCM-id) on eksisteerinud aastakümneid. Kiipide innovatsioon seisneb aga nende paindlikkuses: iga kiipi saab toota erinevatel sõlmedel, mis võimaldab kulude ja jõudluse palju tõhusamat optimeerimist.
Motivatsioon chiplettide kasutamise taga
Kiipide kasutamine tekib peamiselt lahendusena kiipide üha keerukamatele disaini- ja tootmisprobleemidele. Monoliitse kiibi tootmisega kaasneb suurem defektide tõenäosus, kõrgemad kulud ja skaleeritavuse probleemid . Näiteks süsteemi jagamine väiksemateks kiipideks võib parandada räniplaatide jõudlust , suurendades saadavate kasutatavate kiipide arvu.
Kujutage ette ränivahvlit: kui toodetakse suurt monoliitset kiipi, mõjutab iga selle piirkonna defekt kogu kiibi funktsionaalsust. Disaini jagamisel väiksemateks kiipideks on defektide mõju väiksem, kuna need piirduvad väikese osaga kogu süsteemist, vähendades seeläbi jäätmeid.
Chiplettide peamised eelised
- Kulude vähendamine: Väiksemate kiibikeste valmistamine suurendab kasulike ühikute arvu vahvli kohta, mis Vähendab funktsionaalse kiibi maksumust.
- Skaalautuvuus: Kiibid võimaldavad luua moodulsüsteeme, mis teeb uute lisamise lihtsaks. tuumad või funktsioonid vastavalt vajadusele.
- Tootmissõlmede paindlikkus: Iga kiibi valmistamisel saab kasutada erinevaid protsesse (nt 7 nm töötlemissüdamikud ja 14 nm kontrollerid), kulude ja jõudluse optimeerimine.
- Arengu kiirus: Juba disainitud kiibiste taaskasutamine kiirendab uute põlvkondade toodete loomist.
Kiibipõhise disaini praktilised näited
Hea näide on AMD Ryzen protsessorite seeria . Alates kolmandast põlvkonnast (Ryzen 3000) võttis AMD kasutusele kiibipõhiste protsessorite lähenemisviisi, kus protsessori südamikud (CCD-d) valmistati 7 nm tehnoloogiaga, samas kui sisend-/väljundkiip (IOD) kasutas säästlikumat 12 nm tootmissõlme. Seda disaini säilitati Ryzen 5000 ja 7000 põlvkondades, mis võimaldas AMD-l ületada paljud monoliitsete kiipide väljakutsed.
Teine asjakohane näide on AMD Radeon RX 7000 GPU-d , mis rakendavad kiibipõhist mälu ja vahemälu disaini , vabastades ruumi peamises graafikasüdamikus ja vähendades üldist disaini keerukust.
Kiipide ja MCM-i erinevused
Oluline on mitte segi ajada kiipe eelmainitud mitmekiibiliste moodulitega (MCM-idega). Kuigi mõlemad koondavad mitu kiipi ühte pakendisse, viitavad kiibistikud konkreetsetele funktsionaalsetele plokkidele, mis töötavad koos integreeritud süsteemina. Seevastu MCM-id lihtsalt koondavad mitu kiipi ilma sama funktsionaalse sidususeta, mida kiibistikud pakuvad.
Näiteks võib MCM-disainiga protsessor sisaldada mitut südamikku ja mälu, kuid ilma spetsiifilise optimeerimiseta, mida kiibid võimaldavad tõhusamalt ja skaleeritavamalt töötada.
Chiplettide piirangud ja väljakutsed
Kiibipõhisel disainil on omad puudused. Sellel lähenemisviisil on ka mõned olulised tehnilised väljakutsed :
- Latentsus: Kiibistiku vaheline suhtlus lisab täiendavaid latentsusaega, mis võib mõjutab tulemuslikkust reageerimisajatundlikes rakendustes.
- Interposeri keerukus: Interposers, mis toimivad vahendajatena kiipide vahel, peavad olema konstrueeritud nii hallata tõhusalt mitut ühendust, mis lisab keerukust ja kulusid.
- Energiatarve: Kiibi omavaheline ühendus võib suurendada energiatarbimist, eriti kui see pole korralikult optimeeritud.
- Standardid: Sideliideste standardimise puudumine võib raskendavad erinevate tootjate kiibistiku integreerimist.
Kiibi tulevik
Kiipide tulevik näib paljulubav, eriti seoses selliste ühendusstandardite nagu UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) kasutuselevõtuga , mis võimaldavad erinevate tootjate kiipe ühendada ühte süsteemi . See avab ukse heterogeensematele ja koostööl põhinevatele lahendustele, kus spetsialiseerunud ettevõtted saavad oma komponentidega globaalsesse ökosüsteemi panustada.
Võimalik tulevikustsenaarium võib hõlmata süsteeme, millel on ühe tootja CPU-d, teise GPU-d ja kolmanda osapoole spetsiifilised kiirendid, mis kõik on tänu avatud standarditele tõhusalt ühendatud.
Kiibitehnoloogia on tulnud, et jääda. Selle võime ületada tehnilisi piiranguid, vähendada kulusid ja pakkuda skaleeritavaid lahendusi muudab pooljuhtide maastikku. Selliste ettevõtete nagu AMD, Intel ja Nvidia juhtimisel ning ühendusstandardite tulekuga laieneb kiibitehnoloogia kasutamine protsessoritest ja graafikaprotsessoritest kaugemale, et pakkuda uusi rakendusi sellistes sektorites nagu autotööstus, tehisintellekt ja pilvandmetöötlus. Kuigi kiibid pole ilma väljakutseteta, esindavad nad modulaarset lähenemisviisi, mis annab uue tähenduse elektroonikakomponentide disainimisele ja tootmisele.
