Chiplets กลายเป็นจริง: วันแห่งการผสมและจับคู่ซิลิคอนที่ใกล้เข้ามา

Chiplets กลายเป็นจริง: วันแห่งการผสมและจับคู่ซิลิคอนที่ใกล้เข้ามา

Chiplets เป็นแม่พิมพ์เซมิคอนดักเตอร์แบบโมดูลาร์ที่ออกแบบมาเพื่อรวมเข้าด้วยกันในลักษณะเดียวกับโครงสร้าง ช่วยให้วิศวกรสามารถผสมและจับคู่ซิลิคอนเฉพาะทางจากผู้ผลิตหลายรายให้เป็นแพ็คเกจเดียวที่มีประสิทธิภาพสูง การเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมนี้เป็นการเขียนกฎการออกแบบชิปโดยพื้นฐาน และผลกระทบระลอกคลื่นจะปรับเปลี่ยนทุกอุตสาหกรรมที่ขึ้นอยู่กับพลังการประมวลผล ตั้งแต่ AI และโครงสร้างพื้นฐานคลาวด์ไปจนถึงเครื่องมือทางธุรกิจที่ดำเนินกิจการสมัยใหม่

Chiplets คืออะไรกันแน่ และเหตุใดจึงมาแทนที่ชิปเสาหิน?

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ดำเนินการโดยใช้หลักการง่ายๆ นั่นคืออัดทรานซิสเตอร์ให้ได้มากที่สุดบนแม่พิมพ์เสาหินตัวเดียว สิ่งนี้ได้ผลดีมากเมื่อกฎของมัวร์รักษาความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ให้คงที่และเพิ่มเป็นสองเท่าทุกๆ สองปี แต่เมื่อข้อจำกัดทางกายภาพเข้มงวดขึ้นและต้นทุนการผลิตสำหรับโหนดล้ำสมัย เช่น 3 นาโนเมตรและ 2 นาโนเมตรพุ่งสูงขึ้น ความประหยัดของการออกแบบเสาหินก็เริ่มแตกร้าว

ชิปเล็ตแก้ปัญหานี้โดยการแบ่งแยกฟังก์ชันของชิปออกเป็นแม่พิมพ์ขนาดเล็กและผลิตขึ้นอย่างอิสระ โปรเซสเซอร์อาจรวมแม่พิมพ์ประมวลผลประสิทธิภาพสูงที่สร้างขึ้นบนกระบวนการ 3 นาโนเมตรเข้ากับตัวควบคุมหน่วยความจำที่คุ้มค่าซึ่งสร้างบนโหนด 7 นาโนเมตรที่เติบโตเต็มที่ โดยเชื่อมต่อผ่านเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง เช่น EMIB ของ Intel หรือ Infinity Fabric ของ AMD ผลลัพธ์ที่ได้คือชิปที่ให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในระดับเดียวกันสำหรับแต่ละฟังก์ชัน โดยไม่ต้องบังคับทุกส่วนประกอบผ่านกระบวนการผลิตที่มีราคาแพงที่สุด

โปรเซสเซอร์ EPYC ของ AMD และชิป M-series ของ Apple พร้อมสถาปัตยกรรม UltraFusion ถือเป็นข้อพิสูจน์เบื้องต้น ยุคของซิลิคอนแบบมิกซ์แอนด์แมตช์นั้นไม่ใช่ทฤษฎี แต่เป็นยุคของการผลิตและได้รับแรงผลักดันอย่างรวดเร็ว

ระบบนิเวศ Chiplet เป็นรูปเป็นร่างได้อย่างไร?

การเปลี่ยนผ่านจากการใช้ชิปเล็ตที่เป็นเอกสิทธิ์ไปสู่ระบบนิเวศแบบเปิดที่ทำงานร่วมกันได้ ถือเป็นการพัฒนาที่สำคัญในทศวรรษนี้ มาตรฐาน Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดย Intel, AMD, ARM, TSMC และ Samsung ได้สร้างเลเยอร์ทางกายภาพและโปรโตคอลทั่วไปที่ช่วยให้ชิปเล็ตจากผู้ขายต่างๆ สามารถสื่อสารได้อย่างน่าเชื่อถือ

การกำหนดมาตรฐานนี้จะช่วยปลดล็อกไดนามิกของห่วงโซ่อุปทานใหม่:

ผู้จำหน่ายชิปเล็ตเฉพาะทางสามารถสร้างแม่พิมพ์ที่ดีที่สุดสำหรับฟังก์ชันเฉพาะ เช่น ตัวเร่งความเร็ว AI, อินเทอร์เฟซหน่วยความจำแบนด์วิธสูง, ตัวประมวลผลความปลอดภัย และขายให้กับผู้ประกอบระบบคนใดก็ได้

ผู้ออกแบบชิป Fabless มีความสามารถในการจัดหาชิปเล็ตการประมวลผล หน่วยความจำ และ I/O อย่างเป็นอิสระ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงด้านเวลาออกสู่ตลาดและเงินทุน

ไฮเปอร์สเกลเลอร์บนคลาวด์ เช่น Google, Microsoft และ Amazon กำลังออกแบบสแต็กซิลิคอนแบบกำหนดเองโดยใช้ชิปเล็ตเพื่อปรับต้นทุนต่อปริมาณงานให้เหมาะสมในขนาดใหญ่

OEM ในอุตสาหกรรมยานยนต์และอุตสาหกรรมสามารถประกอบโปรเซสเซอร์เฉพาะโดเมนได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการออกแบบซิลิคอนแบบกำหนดเองทั้งหมดตั้งแต่เริ่มต้น

การเกิดขึ้นของตลาด Chiplet ซึ่งแม่พิมพ์ที่ได้รับการตรวจสอบล่วงหน้าสามารถขอใบอนุญาตและบูรณาการได้ ส่งสัญญาณว่าซิลิคอนกำลังเริ่มทำงานเหมือนส่วนประกอบซอฟต์แวร์มากกว่าฮาร์ดแวร์ที่ออกแบบตามความต้องการ

อะไรคือความท้าทายด้านเทคนิคและธุรกิจที่ใหญ่ที่สุดที่ทำให้ Chiplets กลับมา?

แม้จะมีคำสัญญาไว้ แต่การนำชิปเล็ตมาใช้ก็ไม่ได้ไร้ซึ่งความขัดแย้ง การจัดการระบายความร้อนในแพ็คเกจมัลติไดย์มีความซับซ้อนมากกว่าการระบายความร้อนของชิปขนาดใหญ่มาก ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่การเชื่อมต่อแบบ Die-to-die ต้องการบรรจุภัณฑ์ที่มีความแม่นยำ ซึ่งมี OSAT เพียงไม่กี่แห่ง (บริษัททดสอบและประกอบเซมิคอนดักเตอร์จากภายนอก) เท่านั้นที่สามารถส่งมอบได้อย่างน่าเชื่อถือในขนาดที่กำหนด

"ส่วนที่ยากที่สุดของการออกแบบชิปเล็ตไม่ใช่ซิลิคอน แต่เป็นการผสมผสาน บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงกลายเป็นสนามรบใหม่สำหรับการสร้างความแตกต่างทางการแข่งขัน และการฝึกฝนจนเชี่ยวชาญจะแยกผู้นำชิปรุ่นต่อไปออกจากส่วนที่เหลือ"

ในด้านธุรกิจ การคุ้มครองทรัพย์สินทางปัญญากลายเป็นเรื่องยากเมื่อชิปเล็ตจากผู้ขายหลายรายถูกรวมไว้ในแพ็คเกจเดียว การทดสอบและการจัดการผลผลิตก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ข้อบกพร่องในชิปเล็ตตัวเดียวอาจทำให้บรรจุภัณฑ์ที่ประกอบทั้งหมดเสียหายได้

Related Posts

• เครื่องมือแซนด์บ็อกซ์บรรทัดคำสั่งที่รู้จักกันน้อยของ macOS (2025)
• ผู้บริหาร Waymo เผยบริษัทจ้างพนักงานระยะไกลในฟิลิปปินส์
• ระบบควบคุมภาพ Sony Jumbotron (1998) [pdf]
• วิศวกรซิลิคอนวัลเลย์ถูกฟ้องในข้อหาส่งความลับไปยังอิหร่าน