- 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 de först antogs har chiplets gått från att vara ett lite känt tekniskt verktyg till att bli en grundläggande pelare inom avancerad hårdvarudesign. Företag som AMD , Intel och på senare tid andra branschaktörer har börjat utforska möjligheterna som dessa modulära byggstenar erbjuder. Här hittar du allt du behöver veta, förklarat tydligt och i detalj.
Vad är en chiplet?
En chiplet är i huvudsak en del eller ett block av en integrerad krets som ingår i ett större system genom att arbeta tillsammans med andra chiplets. Istället för att designa en hel processor eller GPU som ett enda monolitiskt chip , delar tillverkare upp designen i flera mindre chiplets som sammankopplas för att bilda ett komplett system. Denna modulära metod förenklar designen , minskar kostnaderna och förbättrar skalbarheten.
Detta koncept är inte helt nytt , eftersom multichipmoduler (MCM) har funnits i årtionden. Innovationen med chiplets ligger dock i deras flexibilitet: varje chip kan tillverkas på olika noder, vilket möjliggör en mycket mer effektiv optimering av kostnader och prestanda .
Motivation bakom användningen av chiplets
Användningen av chiplets uppstår främst som en lösning på de alltmer komplexa design- och tillverkningsutmaningarna för chips . 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 kan prestandan på kiselskivor förbättras , vilket ökar antalet användbara chips som erhålls.
Tänk dig en kiselskiva: när ett stort monolitiskt chip tillverkas påverkar varje defekt i dess område hela chipets funktionalitet. Genom att dela upp designen i mindre chiplet får 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 utmärkt exempel är AMD:s Ryzen -processorserie . Från och med den tredje generationen (Ryzen 3000) antog AMD en chiplet-metod, där processorkärnorna (CCD) tillverkades vid 7 nm, medan input/output-chippet (IOD) använde en mer ekonomisk 12 nm-tillverkningsnod. Denna design bibehölls under Ryzen 5000- och 7000-generationerna, vilket gjorde det möjligt för AMD att övervinna många av utmaningarna med monolitiska chips.
Ett annat relevant exempel är AMD:s Radeon RX 7000 GPU:er , som implementerar en chiplet-baserad design för minne och cache , vilket frigör utrymme i grafikkärnan och minskar den totala designkomplexiteten.
Skillnader mellan chiplets och MCM
Det är viktigt att inte förväxla chiplets med de tidigare nämnda multichipmodulerna (MCM). Även om båda grupperar flera chips i ett enda paket, hänvisar chiplets till specifika funktionella block som fungerar tillsammans som ett integrerat system. Däremot grupperar MCM helt enkelt flera chips utan samma funktionella sammanhållning som chiplets erbjuder.
Till exempel kan en processor med en MCM-design inkludera flera kärnor och minne, men utan den specifika optimering som chiplets tillåter för att arbeta mer effektivt och skalbart.
Begränsningar och utmaningar för chiplets
Chiplet-baserad design är inte utan nackdelar. Denna metod 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 införandet av sammankopplingsstandarder som UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) , vilket gör det möjligt att kombinera chiplets från olika tillverkare i ett enda system . Detta kommer att öppna dörren för mer heterogena och samarbetsinriktade lösningar, där specialiserade företag kan bidra med sina egna komponenter 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.
Chiplet-tekniken är här för att stanna. Dess förmåga att övervinna tekniska begränsningar, minska kostnader och erbjuda skalbara lösningar förändrar halvledarlandskapet. Med företag som AMD, Intel och Nvidia i täten, och med framväxten av sammankopplingsstandarder , kommer användningen av chiplets att expandera bortom processorer och GPU:er för att hantera nya tillämpningar inom sektorer som fordonsindustrin, artificiell intelligens och molntjänster. Även om det inte är utan utmaningar representerar chiplets en modulär strategi som omdefinierar hur vi designar och tillverkar elektroniska komponenter.
