近年來，汽車芯片短缺現(xiàn)象一直陰霾不散，這不僅嚴重制約汽車業(yè)產(chǎn)能，使得汽車延期交付，還導致車企不得不為新車減配，有的新車甚至賣出一年后才能補裝芯片。0qqesmc

蘋果公司發(fā)布的M1 Ultra再次讓愛好者和分析師感到驚訝，這是M1 Max的一種變體，可以有效地將兩個芯片融合為一個。結(jié)果是雙芯片設(shè)計被軟件視為單個硅片。英偉達在2022年GPU技術(shù)大會上發(fā)布了類似的消息，首席執(zhí)行官黃仁勛宣布公司將把公司的兩個新Grace CPU處理器融合到一個“超級芯片”中。0qqesmc

這些公告針對不同的市場。蘋果將目光投向了消費者和專業(yè)工作站領(lǐng)域，而英偉達則打算在高性能計算領(lǐng)域展開競爭。然而，目的上的分歧只是突顯了迅速終結(jié)單片芯片設(shè)計時代的廣泛挑戰(zhàn)。0qqesmc

多芯片設(shè)計并不是什么新鮮事，但這個想法在過去五年中迅速流行起來。AMD、蘋果、英特爾和英偉達都有不同程度的涉足。AMD通過其EPYC和RYZEN處理器追求小芯片設(shè)計。英特爾計劃效仿Sapphire Rapids，這是一種即將推出的服務(wù)器市場架構(gòu)，基于使用它稱為“tiles”的小芯片而構(gòu)建?，F(xiàn)在，Apple和英偉達也加入了這一行列——盡管它們的設(shè)計針對的是截然不同的市場。0qqesmc

現(xiàn)代芯片制造的挑戰(zhàn)推動了向多芯片設(shè)計的轉(zhuǎn)變。晶體管的小型化已經(jīng)放緩，但前沿設(shè)計中晶體管數(shù)量的增長并沒有放緩的跡象。0qqesmc

Apple的M1 Ultra擁有1140億個晶體管，芯片面積（或制造面積）約為860平方毫米（單個M1 Max芯片的芯片面積為432平方毫米）。英偉達的Grace CPU的晶體管數(shù)量仍處于保密狀態(tài)，但與Grace CPU一起宣布的Hopper H100 GPU包括800億個晶體管。從長遠來看，AMD 2019年發(fā)布的64核EYPC Rome處理器擁有395億個晶體管。0qqesmc

晶體管將這種高度推動現(xiàn)代芯片生產(chǎn)推向了極致，使多芯片設(shè)計更具吸引力。Counterpoint研究分析師Akshara Bassi表示：“多芯片模塊封裝使芯片廠商能夠在單片設(shè)計方面提供更好的能效和性能，因為芯片的裸片尺寸變得更大會使晶圓良率問題變得更加突出。”除了Cerebras（一家試圖制造跨越整個硅晶圓的芯片初創(chuàng)公司）之外，芯片行業(yè)似乎一致認為，單片設(shè)計正變得比它的價值更麻煩。0qqesmc

這種向小芯片的轉(zhuǎn)變是在制造商的支持下同步進行的。臺積電是領(lǐng)先者，提供一套名為3DFabric的先進封裝。AMD在一些EPYC和RYZEN處理器設(shè)計中使用了3DFabric技術(shù)，幾乎可以肯定，Apple將其用于M1 Ultra（Apple尚未證實這一點，但M1 Ultra由臺積電生產(chǎn)）。英特爾有自己的封裝技術(shù)，例如EMIB和Foveros。雖然最初是供英特爾自己使用的，但隨著英特爾代工服務(wù)公司的開放，該公司的芯片制造技術(shù)正與更廣泛的行業(yè)相關(guān)聯(lián)。0qqesmc

“圍繞基礎(chǔ)半導體設(shè)計、制造和封裝的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了一定程度，可以支持設(shè)計節(jié)點經(jīng)濟可靠地生產(chǎn)基于小芯片的解決方案，”Hyperion Research的高級分析師Mark Nossokoff說。“無縫集成各種小芯片功能的軟件設(shè)計工具也已經(jīng)成熟，可以優(yōu)化目標解決方案的性能。”0qqesmc

Chiplets將繼續(xù)存在，但就目前而言，這是一個孤島世界。AMD、Apple、英特爾和英偉達正在使用他們自己的互連設(shè)計，用于特定的封裝技術(shù)。0qqesmc

UCIe（Universal Chiplet Interconnection Express）希望將行業(yè)聚集在一起。該開放標準于2022年3月2日宣布，提供了一個針對“成本效益性能”的“標準”2D包和一個針對前沿設(shè)計的“高級”包。UCIe還支持通過PCIe和CXL進行封裝外連接，從而為在高性能計算環(huán)境中跨多臺機器連接多個芯片提供了可能性。0qqesmc

UCIe 白皮書中的 UCIe 封裝選項示例

UCIe是一個開始，未來還有待觀察。0qqesmc

“最初的UCIe發(fā)起人代表了眾多技術(shù)設(shè)計和制造領(lǐng)域的杰出貢獻者，包括HPC生態(tài)系統(tǒng)，”Nossokoff說，“但許多主要組織尚未加入，包括Apple、AWS、Broadcom、IBM、英偉達、其他硅代工廠和內(nèi)存供應(yīng)商。”0qqesmc

Bassi指出，英偉達可能特別不愿意參與。該公司已經(jīng)開放了自己的用于定制硅集成的NVLink-C2C互連，這是UCIe的潛在競爭對手。0qqesmc

但是，雖然UCIe和NVLink-C2C等互連的命運將決定游戲規(guī)則，但它們不太可能改變正在玩的游戲。多芯片設(shè)計不再僅限于數(shù)據(jù)中心而是應(yīng)用于家庭電腦。0qqesmc