- Chiplets delar upp ett komplext system i mindre funktionella block, vilket förbättrar tillverkningen.
- De möjliggör större skalbarhet och flexibilitet genom att kombinera olika tillverkningsnoder i samma system.
- Företag som AMD leder vägen med detta tillvägagångssätt i sina CPU:er och GPU:er, och övervinner monolitiska designutmaningar.
Chipletteknologi revolutionerar design och tillverkning av processorer och elektroniska komponenter. Men vad är chiplets egentligen? Varför sätter de en så viktig trend inom tekniksektorn? I de följande raderna kommer vi att dyka in i chiplets fascinerande värld, utforska deras ursprung, fördelar, begränsningar och hur de förändrar industrier som processorer, GPU:er och mer.
Sedan deras första antagande har chiplets utvecklats från ett föga känt tekniskt verktyg till en grundläggande pelare för avancerad hårdvarudesign. Företag gillar AMD -processorer, Intel och på senare tid har andra aktörer inom sektorn börjat utforska de möjligheter som dessa modulära block erbjuder. Här hittar du allt du behöver veta, förklarat tydligt och detaljerat.
Vad är en chiplet?
En chiplet är i grunden en del eller ett block av en integrerad krets som ingår i ett större system genom att fungera tillsammans med andra chiplets. Istället för designa en hel processor eller GPU som ett enda monolitiskt chipTillverkare delar upp designen i flera mindre chiplets som sammankopplas till ett komplett system. Denna modulära metod förenklar designen, minska kostnaderna y Förbättrar skalbarhet.
Detta koncept är inte helt nytt., eftersom multichip-moduler (MCM) har funnits i decennier. Innovationen med chiplets ligger dock i deras flexibilitet: varje del kan tillverkas i olika noder, vilket möjliggör optimera kostnader och prestanda mycket mer effektivt.
Motivation bakom användningen av chiplets
Användningen av chiplets uppstår främst som en lösning på utmaningar inom chipdesign och tillverkning alltmer komplex. Tillverkning av ett monolitiskt chip innebär en högre sannolikhet för defekter, högre kostnader och skalbarhetsutmaningar. Genom att till exempel dela upp ett system i mindre chiplets är det möjligt att förbättra prestanda på kiselwafers, vilket ökar antalet användbara chips som kan produceras.
Föreställ dig en kiselskiva: när ett stort monolitiskt chip tillverkas påverkar alla defekter i dess område hela chipets funktionalitet. Genom att dela upp designen i mindre chiplets har defekter mindre påverkan eftersom de är begränsade till en liten del av det totala systemet, vilket minskar avfallet.
Viktiga fördelar med chiplets
- Kostnadsminskning: Tillverkning av mindre chiplets ökar antalet användbara enheter per wafer, vilket Minskar kostnaden per funktionellt chip.
- skalbarhet: Chiplets möjliggör skapandet av modulära system, vilket gör det enkelt att lägga till nya. kärnor eller funktioner efter behov.
- Flexibilitet i tillverkningsnoder: Varje chiplet kan tillverkas med olika processer (t.ex. 7nm processkärnor och 14nm kontroller), optimera kostnader och prestanda.
- Utvecklingshastighet: Återanvänder redan designade chiplets påskyndar skapandet av nya generationer av produkter.
Praktiska exempel på chiplet-baserad design
Ett symboliskt fall är serien av processorer AMD Ryzen. Från och med den tredje generationen (Ryzen 3000), använde AMD ett chiplet-tillvägagångssätt, där bearbetningskärnorna (CCD) tillverkades vid 7nm, medan input/output-chippet (IOD) använde en billigare 12nm tillverkningsnod. Denna design bibehölls i Ryzen 5000 och 7000 generationerna, vilket möjliggör AMD Övervinna många av utmaningarna med monolitiska marker.
Ett annat relevant exempel är det Radeon RX 7000 grafikkort från AMD, som implementerar en chiplet-baserad design för minne och cache, Vad frigör utrymme på den huvudsakliga grafikkärnan y minskar den totala designkomplexiteten.
Skillnader mellan chiplets och MCM
Det är viktigt att inte blanda ihop chiplets med de tidigare nämnda multichip-modulerna (MCM). Medan båda grupperar flera chip i ett enda paket, hänvisar chiplets till specifika funktionsblock som fungerar tillsammans som ett integrerat system. MCM, å andra sidan, grupperar helt enkelt flera chips tillsammans utan samma funktionella sammanhållning som chiplets. erbjudande.
Till exempel kan en processor med en MCM-design innehålla flera kärnor och minne, men utan specifik optimering som möjliggörs av chiplets att arbeta mer effektivt och skalbart.
Begränsningar och utmaningar för chiplets
Allt är inte en fördel i den chipletbaserade designen. Detta tillvägagångssätt presenterar också några betydande tekniska utmaningar:
- Latens: Kommunikation mellan chiplets lägger till ytterligare latenser, vilket kan påverka prestanda i svarstidskänsliga applikationer.
- Interposer komplexitet: Interposers, som fungerar som mellanhänder mellan chiplets, måste utformas för att hantera flera anslutningar effektivt, vilket tillför komplexitet och kostnad.
- Consumo energético: Sammankopplingen mellan chiplets kan öka energiförbrukningen, särskilt om den inte är optimerad på rätt sätt.
- Standarder: Brist på standardisering i kommunikationsgränssnitt kan gör det svårt att integrera chiplets från olika tillverkare.
Chiplets framtid
Framtiden för chiplets ser lovande ut, särskilt med antagandet av sammankopplingsstandarder som t.ex UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express), vilket kommer att tillåta kombinerar chiplets från olika tillverkare i ett enda system. Detta kommer att öppna dörren till mer heterogena och samarbetande lösningar, där specialiserade företag kommer att kunna bidra med sina egna bitar till det globala ekosystemet.
Ett möjligt framtidsscenario kan inkludera system med CPU:er från en tillverkare, GPU:er från en annan och specifika acceleratorer från en tredje part, allt effektivt sammankopplade tack vare öppna standarder.
Chipletteknik är här för att stanna. Deras förmåga att övervinna tekniska begränsningar, minska kostnaderna och erbjuda skalbara lösningar förändrar halvledarlandskapet. Med företag som AMD och Intel y Nvidia leder vägen, och med uppkomsten av samtrafikstandarder, kommer användningen av chiplets att expandera bortom processorer och GPU:er för att ta itu med nya applikationer inom sektorer som bilindustrin, artificiell intelligens och cloud computing. Även om de inte är utan sina utmaningar, representerar chiplets ett modulärt tillvägagångssätt som omdefinierar vårt sätt Vi designar och tillverkar elektroniska komponenter.
