Chiplet的意義：超越摩爾定律！_風聞

來源：內容來自半導體行業觀察綜合，謝謝。

自從Chiplet成為半導體行業中討論的話題以來，就如何談論Chiplet一直存在着爭執。看到有文章聲稱Chiplet代表了某種新進展，這將使我們回到理想化微縮和更高性能生成的時代。

但這個框架有兩個問題。首先，雖然這不是完全錯誤，但它過於簡單，並且模糊了Chiplet與摩爾定律之間關係的一些重要細節。其次，嚴格按照摩爾定律推動Chiplet時，忽略了一些關於如何在將來使用它們的最令人振奮的想法。

Chiplet的必要性

計算的歷史就是功能集成的歷史。集成電路這個名字使人想起了通過將電路組件靠得更近來提高計算機性能的悠久歷史。FPU，CPU高速緩存，內存控制器，GPU，PCIe通道和I / O控制器只是曾經相互分離的組件中的一部分，這些組件現在通常集成在芯片上。

通過將曾經單片的芯片分成獨立的功能塊，Chiplet從根本上扭轉了這種趨勢，這取決於這些塊進一步縮放的程度。在AMD的情況下，I / O功能和芯片的DRAM通道建立在GF的14nm芯片上（使用12nm設計規則），而包含CPU內核和L3高速緩存的實際Chiplet在TSMC的新節點上按比例縮小。

在7nm之前，我們不需要Chiplet，因為保持整個芯片的統一性比將其拆分更有價值。

那麼Chiplet是否通過將精力集中在最需要的地方來改善縮放比例？答案是肯定的。

那麼這是我們以前所不需要採取的額外步驟嗎？答案也同樣是肯定的

Chiplet既是關於優秀工程師如何找到改善性能的新方法的證明，也是關於如何持續提高性能需要以不必要的方式折衷的演示。即使他們允許企業加速計算密度提高，他們仍然只應用這些改進部分的東西通常被認為是一個CPU。

另外，請記住，不斷增加的晶體管密度在沒有相應降低功耗的情況下效果有限。更高的晶體管密度也不可避免地意味着在芯片上出現性能受限熱點的機會更大。

Chiplet：超越摩爾定律

我個人認為，Chiplet最有趣的功能與其驅動未來密度縮放的能力無關。我很好奇我們是否看到公司在同一CPU中部署由不同類型的半導體制成的Chiplet。諸如III-V半導體之類的不同材料的集成可以允許在將來的設計中通過光學互連來處理Chiplet之間的通信，或者允許將具有一組標準CPU內核的常規Chiplet與例如基於氮化鎵的基於自旋電子學的芯片。

我們不使用硅，因為它是性能最高的晶體管材料。我們之所以使用硅，是因為它價格合理，易於使用，並且沒有任何嚴重的缺陷會限制其在任何特定應用中的用途。Chiplet的最佳功能可能是，它們可以使像Intel或AMD這樣的公司在採用新材料進行硅工程設計時承擔較小的風險，而不會在整個過程中下注。

設想一個場景，英特爾或AMD希望引入一個基於chiplet的CPU，該CPU具有四個採用InGaAs（砷化銦鎵）之類的超高性能內核，以及16個基於改良但傳統的硅內核。如果InGaAs項目失敗，則不會浪費在芯片其餘部分上的工作，並且兩家公司都不會從頭開始從事整個CPU設計。

在同一SoC中針對不同類型的材料和用例優化Chiplet設計的想法是對創建Chiplet本身的專業化趨勢的邏輯延伸。據我所知，英特爾甚至在以前從未討論過使用InGaAs等III-V半導體，直到2015年。

我認為，關於Chiplet，最令人興奮的事情不是它們提供了一種保持封裝晶體管的方法。這是因為它們可以使公司有更大的自由度來嘗試新材料和工藝流程，從而加快性能或提高電源效率，而無需他們在整個SoC上同時部署這些技術。Chiplet只是公司如何重新思考傳統的產品製造方法的一個例子，該方法旨在通過較小的製造節點來提高性能。擺脱PC主板或使用晶圓級處理的想法構建超高性能處理器是同一概念的不同應用：以不直接與摩爾定律相關的方式徹底改變我們對系統先入為主的看法。