- Sirut jakavat monimutkaisen järjestelmän pienempiin toiminnallisiin lohkoihin, mikä parantaa valmistusta.
- Ne mahdollistavat suuremman skaalautuvuuden ja joustavuuden yhdistämällä eri valmistussolmuja samassa järjestelmässä.
- AMD:n kaltaiset yritykset ovat edelläkävijöitä tämän lähestymistavan avulla prosessoreissaan ja grafiikkasuorittimissaan ja voittavat monoliittiset suunnitteluhaasteet.
Chiplet-teknologia mullistaa prosessorien ja elektronisten komponenttien suunnittelun ja valmistuksen. Mutta mitä sirut oikein ovat? Miksi he asettavat niin tärkeän trendin teknologia-alalla? Seuraavilla riveillä sukeltaamme sirujen kiehtovaan maailmaan tutkimalla niiden alkuperää, etuja, rajoituksia ja sitä, kuinka ne muuttavat toimialoja, kuten prosessoreita, GPU:ita ja muita toimialoja.
Alkuperäisestä käyttöönotostaan lähtien sirupiirit ovat kehittyneet vähän tunnetusta teknisestä työkalusta edistyneen laitteistosuunnittelun perustavanlaatuiseksi tukipilariksi. Yritykset, kuten AMD , Intel ja viime aikoina muut alan toimijat, ovat alkaneet tutkia näiden modulaaristen rakennuspalikoiden tarjoamia mahdollisuuksia. Täältä löydät kaiken tarvitsemasi tiedon selkeästi ja yksityiskohtaisesti selitettynä.
Mikä on siru?
Siru on pohjimmiltaan integroidun piirin pala tai lohko, joka muodostaa osan suurempaa järjestelmää toimimalla yhdessä muiden sirujen kanssa. Sen sijaan, että koko prosessori tai näytönohjain suunniteltaisiin yhdeksi monoliittiseksi siruksi , valmistajat jakavat suunnittelun useisiin pienempiin siruihin, jotka yhdistyvät muodostaen täydellisen järjestelmän. Tämä modulaarinen lähestymistapa yksinkertaistaa suunnittelua , vähentää kustannuksia ja parantaa skaalautuvuutta.
Tämä konsepti ei ole täysin uusi , sillä monisirupoduuleja (MCM) on ollut olemassa jo vuosikymmeniä. Sirujen innovaatio piilee kuitenkin niiden joustavuudessa: jokainen siru voidaan valmistaa eri solmuilla, mikä mahdollistaa kustannusten ja suorituskyvyn paljon tehokkaamman optimoinnin.
Motivaatio sirujen käytön takana
Sirujen käyttö nousee ensisijaisesti esiin ratkaisuna sirujen yhä monimutkaisempiin suunnittelu- ja valmistushaasteisiin. Monoliittisen sirun valmistukseen liittyy suurempi virhetodennäköisyys, korkeammat kustannukset ja skaalautuvuushaasteet . Esimerkiksi jakamalla järjestelmä pienempiin siruihin voidaan parantaa piikiekkojen suorituskykyä , mikä lisää käyttökelpoisten sirujen määrää.
Kuvittele piikiekko: kun valmistetaan suuri monoliittinen siru, mikä tahansa sen alueella oleva vika vaikuttaa koko sirun toimintaan. Jakamalla suunnittelu pienempiin siruihin, vioilla on pienempi vaikutus, koska ne rajoittuvat pieneen osaan koko järjestelmästä, mikä vähentää jätettä.
Sirujen tärkeimmät edut
- Kustannusten vähentäminen: Pienempien sirujen valmistus lisää hyödyllisten yksiköiden määrää kiekkoa kohti, mikä Vähentää kustannuksia toiminnallista sirua kohden.
- skaalautuvuus: Sirujen avulla voidaan luoda modulaarisia järjestelmiä, mikä tekee uusien lisäämisestä helppoa. ytimiä tai toimintoja tarpeen mukaan.
- Joustavuus valmistussolmuissa: Jokainen siru voidaan valmistaa käyttämällä erilaisia prosesseja (esim. 7 nm prosessointiytimet ja 14 nm ohjaimet), kustannusten ja suorituskyvyn optimointi.
- Kehityksen nopeus: Jo suunniteltujen sirujen uudelleenkäyttö nopeuttaa uusien tuotesukupolvien luomista.
Käytännön esimerkkejä sirupohjaisesta suunnittelusta
Hyvä esimerkki tästä on AMD Ryzen -prosessorisarja . Kolmannesta sukupolvesta (Ryzen 3000) alkaen AMD otti käyttöön siruteknologian, jossa prosessointiytimet (CCD) valmistettiin 7 nm:n tekniikalla, kun taas tulo-/lähtöpiirissä (IOD) käytettiin edullisempaa 12 nm:n valmistussolmua. Tätä suunnittelua säilytettiin Ryzen 5000- ja 7000-sukupolvissa, minkä ansiosta AMD pystyi ratkaisemaan monia monoliittisten sirujen haasteita.
Toinen relevantti esimerkki on AMD:n Radeon RX 7000 -näytönohjaimet , jotka toteuttavat sirupohjaisen muistin ja välimuistin suunnittelun , mikä vapauttaa tilaa päägrafiikkaytimessä ja vähentää suunnittelun yleistä monimutkaisuutta.
Erot sirujen ja MCM:n välillä
On tärkeää olla sekoittamatta sirupiirejä edellä mainittuihin monisirupoduuleihin (MCM). Vaikka molemmat ryhmittelevät useita siruja yhdeksi paketiksi, sirupiireillä tarkoitetaan tiettyjä toiminnallisia lohkoja, jotka toimivat yhdessä integroituna järjestelmänä. Sitä vastoin MCM:t yksinkertaisesti ryhmittelevät useita siruja ilman samaa toiminnallista yhteenkuuluvuutta kuin sirupiireillä.
Esimerkiksi MCM-suunnittelulla varustettu prosessori voi sisältää useita ytimiä ja muistia, mutta ilman erityistä optimointia, jonka sirupiirit mahdollistavat tehokkaamman ja skaalautuvamman toiminnan.
Sirujen rajoitukset ja haasteet
Chiplet-pohjaisessa suunnittelussa on myös haittoja. Tällä lähestymistavalla on myös joitakin merkittäviä teknisiä haasteita :
- Viive: Sirujen välinen tiedonsiirto lisää latenssia, mikä voi vaikuttaa suorituskykyyn vasteaikaherkissä sovelluksissa.
- Interposer monimutkaisuus: Interposers, jotka toimivat välittäjinä sirujen välillä, on suunniteltava niin käsitellä useita yhteyksiä tehokkaasti, mikä lisää monimutkaisuutta ja lisää kustannuksia.
- Energiankulutus: Sirujen välinen yhteys voi lisätä energiankulutusta, varsinkin jos sitä ei ole optimoitu oikein.
- Standardit: Tietoliikennerajapintojen standardoinnin puute voi vaikeuttaa eri valmistajien sirujen integrointia.
Sirujen tulevaisuus
Sirupiirien tulevaisuus näyttää lupaavalta, erityisesti yhteenliittämisstandardien, kuten UCIe:n (Universal Chiplet Interconnect Express) , käyttöönoton myötä , jotka mahdollistavat eri valmistajien sirupiirien yhdistämisen yhteen järjestelmään . Tämä avaa oven heterogeenisemmille ja yhteistyöhön perustuville ratkaisuille, joissa erikoistuneet yritykset voivat tuoda omia komponenttejaan globaaliin ekosysteemiin.
Mahdollinen tulevaisuuden skenaario voisi sisältää järjestelmiä, joissa on yhden valmistajan prosessorit, toisen GPU:t ja kolmannen osapuolen tietyt kiihdytit, jotka kaikki on yhdistetty tehokkaasti toisiinsa avoimien standardien ansiosta.
Chiplet-teknologia on tullut jäädäkseen. Sen kyky voittaa tekniset rajoitukset, alentaa kustannuksia ja tarjota skaalautuvia ratkaisuja mullistaa puolijohdemaailmaa. AMD:n, Intelin ja Nvidian kaltaisten yritysten ollessa edelläkävijöitä ja yhteenliitäntästandardien syntymisen myötä sirujen käyttö laajenee prosessoreiden ja näytönohjainten ulkopuolelle uusiin sovelluksiin esimerkiksi autoteollisuudessa, tekoälyssä ja pilvipalveluissa. Vaikka siruilla onkin haasteita, ne edustavat modulaarista lähestymistapaa, joka määrittelee uudelleen elektronisten komponenttien suunnittelun ja valmistuksen.
