中国芯片产业数据深度探索万能胶如何支撑摩尔定律延续

在全球芯片产业中,“拼接”芯片的概念似乎已经成为一个新的趋势。苹果在其3月的春季新品发布会上展示了通过将两块M1 Max芯片“黏合”而成的M1 Ultra,这个设计据称性能超越了英特尔CPU i9 12900K和GPU性能顶端的英伟达RTX3090。同样,英伟达也在3月GTC会议上宣布了一种通过将两个CPU“黏合”起来构建的Grace CPU超级芯片,其预计性能将是即将发布的第5代CPU的2到3倍。

此前,AMD还在其EPYC系列CPU中采用了类似的“黏合”技术,使得芯片设计成本减少了一半。这表明自家芯片之间可以进行有效地连接,那么是否能够从全球市场上选择最优性能的芯片并组合出更强大的单体?不久前,一种名为UCIe 1.0(Universal Chiplet Interconnect Express)的标准被推出,它允许不同公司生产兼容的小型化可互连模块。这一标准由包括英特尔、AMD和台积电等大型晶圆厂和设备供应商共同制定,是一种实现各种类型小型化可互连模块之间高效通信与数据传输的一种工业协议。

如果我们把专有的接口,如英伟达NVlink视作只能连接一种材质且功能单一胶水,那么UCIe标准就象征着一种能够实现多种类型小型化可互连模块间通讯与数据传输能力的大师般胶水初步形成。在探索如何利用这种技术来延续摩尔定律的情况下,我们需要考虑这些技术是否有足够能力替代不断微缩晶体管,从而成为摩尔定律延续所需的一剂药剂?

由于长期以来,由于缺乏统一接口标准,“胶水”式编程模型一直存在分散状态,而没有形成一个统一生态系统。大规模晶体管制造业已面临物理极限问题,并且随着制程升级投入产出比的大幅下降,行业开始寻找其他方法来提升产品性能,比如改变封装方式以增加晶体管密度。提出了摩尔定律的人戈登本人也意识到了封装重要性,他指出使用较小功能模块构建大型系统可能更经济,这些功能模块可以分别进行封装和互联。

Chiplet是一种集成多个处理器核心或其他逻辑电路元素到一个物理包裹内但不必共享相同工艺节点或制造流程中的策略。在这个过程中,每个处理器核心都包含带有物理接口IP模块,以便于不同的处理器核心之间建立通信。虽然Chiplet最初开发时各公司独立研究,但为了使这一技术达到普及阶段,就必须有一套能让所有参与者相互沟通、交换信息以及协调工作的一致语言,即UCIe标准。

因此,当我们谈论这项潜力巨大的创新时,我们必须认识到它代表的是PC时代建立硬件生态体系逻辑的一个缩影,将整个PC时代建立生态体系发展规律复刻到了每一个微小部分。如果成功实现这一目标,将意味着Chiplet时代真正展开,无论是对于那些早期探索者的努力还是对未来市场来说,都具有重大的意义。而要知道,在这条道路上的挑战仍然很大,因为工艺难题、工程成本,以及制造环节都是未知数。

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