- Los chiplets dividen un sistema complejo en bloques funcionales más pequeños, mejorando la fabricación.
- Permiten mayor escalabilidad y flexibilidad al combinar nodos de fabricación diferentes en un mismo sistema.
- Empresas como AMD lideran con este enfoque en sus CPUs y GPUs, superando desafíos de diseño monolítico.
La tecnología de los chiplets está revolucionando el diseño y fabricación de procesadores y componentes electrónicos. Pero, ¿qué son exactamente los chiplets? ¿Por qué están marcando una tendencia tan importante en el sector tecnológico? En las próximas líneas, vamos a sumergirnos en el fascinante mundo de los chiplets, explorando su origen, beneficios, limitaciones y cómo están transformando industrias como las de los procesadores, las GPUs y más allá.
Desde su adopción inicial, los chiplets han pasado de ser una herramienta técnica poco conocida a convertirse en un pilar fundamental para el diseño de hardware avanzado. Empresas como AMD, Intel y más recientemente otros actores del sector, han comenzado a explorar las posibilidades que ofrecen estos bloques modulares. Aquí encontrarás todo lo que necesitas saber, explicado de forma clara y detallada.
¿Qué es un chiplet?
Un chiplet es, básicamente, una pieza o bloque de circuito integrado que forma parte de un sistema más grande al trabajar en conjunto con otros chiplets. En lugar de diseñar todo un procesador o GPU como un único chip monolítico, los fabricantes dividen el diseño en varios chiplets más pequeños que se interconectan para formar un sistema completo. Este enfoque modular simplifica el diseño, reduce costes y mejora la escalabilidad.
Este concepto no es estrictamente nuevo, ya que los multichip modules (MCM) llevan existiendo desde hace décadas. Sin embargo, la innovación de los chiplets radica en su flexibilidad: cada pieza puede ser fabricada en nodos diferentes, permitiendo optimizar costos y rendimiento de manera mucho más efectiva.
Motivación detrás del uso de chiplets
El uso de chiplets surge principalmente como una solución a los retos de diseño y fabricación de chips cada vez más complejos. Fabricar un chip monolítico implica una mayor probabilidad de defectos, mayores costes y desafíos de escalabilidad. Por ejemplo, al dividir un sistema en chiplets más pequeños, se puede mejorar el rendimiento en las obleas de silicio, aumentando el número de chips útiles que se obtienen.
Imagina una oblea de silicio: cuando se fabrica un chip monolítico grande, cualquier defecto en su área afecta la funcionalidad de todo el chip. Al dividir el diseño en chiplets más pequeños, los defectos tienen menos impacto porque se limitan a una pequeña fracción del sistema total, reduciendo así el desperdicio.
Ventajas clave de los chiplets
- Reducción de costes: Fabricar chiplets más pequeños incrementa el número de unidades útiles por oblea, lo que reduce el coste por chip funcional.
- Escalabilidad: Los chiplets permiten crear sistemas modulares, facilitando la adición de núcleos o funcionalidades según la necesidad.
- Flexibilidad en los nodos de fabricación: Cada chiplet puede fabricarse utilizando diferentes procesos (por ejemplo, núcleos de procesamiento en 7nm y controladores en 14nm), optimizando los costes y el rendimiento.
- Rapidez en el desarrollo: Reutilizar chiplets ya diseñados acelera la creación de nuevas generaciones de productos.
Ejemplos prácticos de diseño basado en chiplets
Un caso emblemático es la serie de procesadores AMD Ryzen. A partir de la tercera generación (Ryzen 3000), AMD adoptó un enfoque de chiplets, donde los núcleos de procesamiento (CCD) se fabricaban a 7nm, mientras que el chip de entrada/salida (IOD) utilizaba un nodo de fabricación de 12nm más económico. Este diseño se mantuvo en las generaciones Ryzen 5000 y 7000, permitiendo a AMD superar muchos de los desafíos de los chips monolíticos.
Otro ejemplo relevante es el de las GPUs Radeon RX 7000 de AMD, que implementan un diseño basado en chiplets para la memoria y la caché, lo que libera espacio en el núcleo gráfico principal y reduce la complejidad general del diseño.
Diferencias entre chiplets y MCM
Es importante no confundir los chiplets con los ya mencionados módulos multichip (MCM). Aunque ambos agrupan múltiples chips en un único paquete, los chiplets se refieren a bloques funcionales específicos que trabajan de forma conjunta como un sistema integrado. En cambio, los MCM simplemente agrupan varios chips sin la misma cohesión funcional que los chiplets ofrecen.
Por ejemplo, un procesador con diseño MCM puede incluir varios núcleos y memoria, pero sin la optimización específica que permiten los chiplets para trabajar de forma más eficiente y escalable.
Limitaciones y desafíos de los chiplets
No todo son ventajas en el diseño basado en chiplets. Este enfoque también presenta algunos desafíos técnicos significativos:
- Latencia: La comunicación entre chiplets añade latencias adicionales, lo que puede impactar el rendimiento en aplicaciones sensibles al tiempo de respuesta.
- Complejidad del interposer: Los interposers, que actúan como intermediarios entre los chiplets, deben ser diseñados para manejar múltiples conexiones de manera eficiente, lo que añade complejidad y coste.
- Consumo energético: La interconexión entre chiplets puede aumentar el consumo energético, especialmente si no se optimiza correctamente.
- Estándares: La falta de estandarización en las interfaces de comunicación puede dificultar la integración de chiplets de diferentes fabricantes.
El futuro de los chiplets
El futuro de los chiplets parece prometedor, especialmente con la adopción de estándares de interconexión como el UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express), que permitirá combinar chiplets de diferentes fabricantes en un mismo sistema. Esto abrirá la puerta a soluciones más heterogéneas y colaborativas, donde empresas especializadas podrán aportar sus propias piezas al ecosistema global.
Un posible escenario futuro podría incluir sistemas con CPUs de un fabricante, GPUs de otro y aceleradores específicos de un tercero, todo interconectado de manera eficiente gracias a los estándares abiertos.
La tecnología de chiplets ha llegado para quedarse. Su capacidad para superar limitaciones técnicas, reducir costes y ofrecer soluciones escalables está transformando el panorama de los semiconductores. Con empresas como AMD, Intel y Nvidia liderando el camino, y con la aparición de estándares de interconexión, el uso de chiplets se expandirá más allá de los procesadores y GPUs para abordar nuevas aplicaciones en sectores como el de la automoción, la inteligencia artificial y la computación en la nube. Aunque no están exentos de desafíos, los chiplets representan un enfoque modular que redefine la manera en la que diseñamos y fabricamos componentes electrónicos.