Появление чиплетов • Статьи • Изюминка знаний, наборы для дизайна чипов для 3D -гетерогенной интеграции IC | Siemens Software

Использование комплектов дизайна чиповой бутычки, чтобы помочь проложить путь для 3D -гетерогенной интеграции 3D IC

Несколько лет спустя первые процессоры появились в частности, Intel 4004, относительно простое сегодня. Тогда процессоры стали более сложными.

Появление чипов

После обсуждения в JZD и в разногласии я сказал себе, что написание статьи о чипах будет полезно для наибольшего числа. И сохранит письменный трек вопреки тому, что может случиться с JZDS
Вместо того, чтобы писать очень длинный билет, я предпочел формат статьи, чтобы получить немного больше деталей. Я надеюсь, что смогу научить вас, что такое Chiplets, почему эта технология была создана и почему она будет развиваться в ближайшие годы.

  • Преамбула
  • Чип, Quésaco ?
  • Экономические аспекты чипов
  • Два примера: AMD и Intel (Altera)

Преамбула

В этой статье рассказывается о компьютерных, электронных и архитектурных концепциях компьютеров, которые могут быть достаточно продвинуты для определенных читателей. Я предлагаю вам немного популяризации в этой преамбуле, чтобы лучше понять, о чем мы говорим.

Для пуристов будут сделаны ярлыки, эта популяризация может содержать добровольно неточную информацию, чтобы облегчить понимание.

Чип, Quésaco ?

Давайте начнем с самого сложного, определите, что такое чипа !
Действительно, термин «Чип» появился в 1970 -х годах, но его использование в основном снялось в последние годы, для тех, кто заинтересован в сложных процессорах или электронных чипах, таких как FPGA (чипы, внутренние логические двери, чьи логические двери могут быть перепрограммированы). Для остальных, в нижней части комнаты, вы, возможно, никогда не слышали об этом термине, мы его исправляем !

Давайте вернемся к основанию того, что такое электронный чип: кусок гравированного кремния (знаменитые транзисторы), который заключается в случае в случае. С компонентами пересечения крошечные золотые или серебряные нити соединяют ножки компонента с куском кремния. Вначале чипы состоят из транзисторов, выгравированных с довольно грубыми разрешениями (по сравнению с сегодняшним днем), и функции были довольно основными: логические двери, операционные усилители и т. Д. Тем не менее, это уже был огромный прогресс с точки зрения миниатюризации !

В то время компоненты были скрещивающими ноги, и необходимо соединить кремниевую чип с этими ногами. Он сделан из тонких сыновей серебра или золота, которые приварены между чипом и ногами внутри корпуса.

Процессор Intel 8742 - видимые переписки

Несколько лет спустя первые процессоры появились в частности, Intel 4004, относительно простое сегодня. Тогда процессоры стали более сложными.

С 1970 -х годов IBM разработала компоненты MCM (Мультиходу) в том числе несколько кремниевых чипов в одном случае. Но эта технология будет в основном развиваться в конце 90 -х годов. Мы можем отметить Pentium Pro Intel, выпущенный в 1995 году. Этот процессор включал две кремниевые чипы: один для процессора, строго говоря, а другой для памяти кэша L2 (буферная память между процессором и оперативной памятью, гораздо быстрее, но гораздо дороже, потому что выгравирована с процессором).

Intel Pentium Pro 256 КБ

Как мы можем видеть на фотографии, две чипы имеют примерно одинакового размера, а Intel предложила несколько размеров Cache L2. Преимущество разделения процессора кэш -памяти заключалась в том, чтобы иметь возможность сохранить шкалу на чипе процессора, предлагая различные размеры памяти кэша, поместив в корпус другой чип размера.

Этот тип компонента остается относительно недоразвитым, даже если IBM продолжал развивать компоненты MCM. Обратите внимание на Power5 IBM, выпущенную в 2004 году, в которой четыре процессора прямо с помощью чипа памяти кэша L3. Взаимосвязь блох осуществляется внутри корпуса.

IBM Power5

Сегодня технология развилась, и чипы MCM присутствуют в потребительских продуктах с процессорами AMD. Здесь мы можем увидеть процессор EPYC 7702 (выпущенный в августе 2019 года), состоящий из 9 взаимосвязанных кремниевых чипов: 8 чипов, содержащих ядер и кеш -память, и центральный чип, соединяющий другие 8 и которые управляют DDR, а также сигналы d ‘вход/ вход/ вход. Выход (SATA, PCI Express, USB и т. Д.))).

AMD EPYC 7702

Но скажи мне, Джейми, что такое чипа ?

Ах, да, я немного получил
На самом деле чип – один из кремниевых чипов, присутствующих в MCM. Чип создан для взаимосвязанного с другими чипами. Да, это относительно просто, но вам пришлось показать несколько хороших фотографий, чтобы понять

Тем не менее, чтобы быть немного более точным в значении чипов, идея не обязательно состоит в том, чтобы соединить несколько различных чипов, связанных вместе. Существует также понятие общего чипа, которое можно использовать повторно, и не посвящен конкретной ссылке на процессор.

Экономические аспекты чипов

После этого введения во время изображения, давайте теперь поймем, почему чипсы будут развиваться в будущем. Для этого необходимо вернуться к процессу производства электронных блох.

Сядьте комфортно в кресле, потому что поездка с песчаного пляжа будет длинной

Нет, подождите !
Мы проведем целую часть производства кремния. Что нас заинтересует, так это распределение блох (умереть) на кремниевом торте (пластина) и, в частности, эволюция урожайности с увеличением утонченности гравировки.

Но до этого аспекта урожайности мы должны поговорить о максимальном физическом размере. Действительно, на кремниевом близне. Впечатление от этой конструкции выполняется оптически через ультрафиолетовый свет. Однако существует целый набор линз и оптических механизмов, которые предотвращают гравюр одну матрицу на весь кремниевый пирог.
Чем больше мы усложняем блохи, тем больше мы хотим поставить транзисторы, поэтому мы должны либо увеличить размер чипа, либо увеличить деликатесу гравировки, чтобы соответствовать большему количеству транзисторов на одной и той же поверхности. Но есть и другие ограничения и ограничения, которые ощущаются.

Вот почему принцип чипа интересен обойти эти ограничения: используйте несколько небольших чипов из кремнезема, соединенных вместе, чтобы сделать более сложный чип, но невозможно выгравировать монолитным образом.

Теперь вернемся к урожайности (урожай по-английски). Во -первых, пластины имеют круглую форму, и мы хотим выгравировать их прямоугольными чипсами. Весь кремний не используется. Но чем меньше умирает по краям и тем больше мы можем иметь целые умирания. Это тот же принцип, что и псевдоним в видеоигры: чем больше пикселей, используемых для формирования круглой формы, маленькие, а тем меньше мы понимаем, что заклинание.

Слева: 5 × 5 мм умирает - справа: 1 × 1 мм умирает

В приведенном выше примере, если мы сообщим о частичных умираниях об общем количестве умираний (хорошее и смещение), мы получаем соотношение 13.8 % в случае штампов 5 × 5 мм и 3.6 % в случае умирает 1 × 1 мм. Чем меньше умирание, тем более достоверные штампы могут быть на краях, что увеличивает урожайность.
Вы также можете сделать большую смесь для матрицы в центре пластины и использовать меньшие штампы по краям, чтобы оптимизировать выход из -за псевдонима.

Скажи Джейм, почему мы используем круглые пластины, чтобы сделать прямоугольные блохи ?
Ну, это из -за метода создания кремния, называемого процессом Чокральского, который дает кремний в виде цилиндров, нарезанный на очень мелкие срезы, чтобы дать пластины.

Во -вторых, на урожайность влияет дефекты, которые могут появиться на пластине. Вы можете придумать зерновые пыли, которые падают на пластинку.

Слева: 5 × 5 мм умирает - справа: 1 × 1 мм умирает

Я возобновил предыдущий пример, добавив плотность неисправности 0.5 за см². Теперь сравните Производительность урожайности что соответствует соотношению между количеством функциональных дисков и общим количеством произведенных продуктов. В случае 5 × 5 мм, урожайность 88.4 %, в то время как с 1 × 1 мм умирает, урожайность 99.5 %.

Поэтому вдвойне интересно иметь небольшие штампы, чтобы оптимизировать производство электронных блох. Тем не менее, разрезание сложного чипа на несколько меньших чипов требует передачи этих различных чипов между ними, поэтому мы должны добавить элементы связи, которые становятся для занимать дополнительное пространство и использовать дополнительную энергию.

Кроме того, использование чипов может дать возможность использовать штампы различной изящества гравировки в соответствии с функциями, позволяющими модулировать затраты на конечный чип с производительностью.

Наконец, еще одним экономическим аспектом является сложность разработки новых функций. Это имеет тенденцию подготовить специализированные компании (или, по крайней мере, стартапы в начале), предлагающие блоки интеллектуальной собственности (функции). Например, производитель процессора сможет сосредоточиться на разработке самого процессора при покупке штампов для таких функций, как PCI Express, USB или DDR -контролеры.

Чтобы облегчить совместимость чипсов, исходящих от разных производителей, такие крупные игроки, как Intel, AMD, ARM, Qualcomm, Samsung или TSMC, создали стандарт связи между Chipplets, UCIE (Universal Chiplet Interconnect Express))).

Два примера: AMD и Intel (Altera)

AMD EPYC

Сегодня все больше и больше процессоров используют эту технику чипсов. AMD использует чипсы со времен первого поколения процессоров EPYC, где разные сердца связаны вместеБесконечная ткань.

В первом поколении процессоров EPYC увидел набор штампов, которые можно было бы приравнивать к полным процессорам, связанным вместеБесконечная ткань Для формирования окончательного процессора. Таким образом, Чисы были своего рода небольшим автономным процессором: каждая матрица управляла своими записями/выходами и имел контроллер DDR.
У этих умираний, или, скорее, чиплетов есть два Core Compute Complex (CCX, набор из четырех ядер с кэш -памятью), а также контроллер DDR, управляет входами/выходами (например, PCI Express) и имеет модули связи дляБесконечная ткань.

Небольшая тонкость, на эпицине первого поколения всегда есть четыре чипа. Чтобы изменить количество сердец, AMD деактивирует сердца внутри CCX. Например, иметь 24 ядра, у CCX есть только 3 активных ядра

Таким образом, это первое поколение использовало принцип чипов в качестве своего рода копии/приклео к умираниям вместо развития большой монолитной матрицы.

Для второго поколения AMD продвигает концепцию немного дальше. Действительно, CCX в настоящее время независимы, сгруппированы в парах в рамках Основной вычислитель (CCD) подключено Бесконечная ткань к управлению DDR и записями/выходами называется Ввод/выро (Iod).
AMD полностью эксплуатирует это повышенное отделение от функций. Действительно, ПЗС выгравируется в 7 нм, а IOD выгравирован в 14 нм.

Ниже презентация AMD, суммирующее отрывок в чипах процессоров EPYC.

Эволюция архитектуры процессоров AMD (источник: AMD)

Intel FPGA (ALTERA)

Процессоры Intel всегда являются монолитными чипами, за исключением нескольких исключений, как мы могли видеть в начале этой статьи. Тем не менее в секторе Intel FPGA (реконфигурируемый FPGA) используют чипу для последнего поколения, Agilex.
Эти чипы в основном касаются типа используемого трансценсирования (быстрые ссылки) и вызываются Плитка. Если Intel предлагает предопределенные диапазоны от этих плиток, должно быть возможно иметь настраиваемые чипы для ваших собственных нужд.
Плитка разделена на максимальную скорость приемопередатчиков и поддерживаемых протоколов (Ethernet, PCI Express и т. Д.): 16G для P, 28G для H, 32G для R и т. Д.
Intel также вызывает в будущем возможность подключения индивидуальных чип, которые предоставили бы дополнительные функции. В настоящее время компании выпустили чипу ADC/DAC (Jariett Technologies), а также еще одну оптическую связь (Ayar Labs).

Intel agilex архитектура (источник: Intel)

Наконец мы не должны верить, что чипсы монолитный мертвы. Они всегда имеют преимущества, особенно с точки зрения внутренней связи и задержки, которые могут иметь решающее значение для определенных приложений, требующих больших чипов.
Это случай, когда Broadcom и его чипы Switch 400G, чей выбор объясняется дизайнером в этом видео: https: // www.YouTube.Com/watch?V = b-cogmbaug4

Я надеюсь, что эта статья имеет больше для вас и позволила вам узнать немного больше о производстве текущих чипсов. Я попытался популяризировать сложный предмет, я также надеюсь, что смог оставить вас после первого абзаца
Не стесняйтесь оставить комментарий, если некоторые баллы останутся загадочным для вас, я постараюсь предоставить подробную информацию.

6 комментариев

Этот ответ был полезен

Отличная статья, спасибо @ Zeql !

“Брось меня на волков, и я вернусь.” – Сенека

Этот ответ был полезен

Мне было интересно, сколько появления Чипс смогло рассмотреть определенную эволюцию в оборудовании (а также потребительский состав что Сервер) в будущем, или даже сдвиг парадигмы при том, как мы проектируем высоко и оптимальные машины в целом.

Некоторые хорошо интегрированные системы (особенно в Apple) основаны не исключительно на очень эффективном «классическом» процессоре, но и на нескольких специализированных вспомогательных чипах, которые разгружают процессоры генерала. В ограниченной системе в качестве смартфона мы можем найти транскодирующие чипы H265, расчеты для искусственного интеллекта (Apple Neural Engine) и, конечно, классическая графическая единица.

Поэтому я принимаю диаграмму AMD EPYC 2 -го поколения, и мне интересно, будут ли чипы простым способом создания коммерческой и промышленной жизнеспособности от полных подразделений, которые приводят несколько специализированных чипов для достижения оптимальной производительности по определенным задачам. Например, устройство может обеспечить классические CCD, а также DSP, GPU, Transco H265/AV1/VP9/…, чип для выполнения AE и т. Д. и подключите это все через производство iod/infinity. Поэтому каждый производитель машин/серверов может составить готовое к использованию окончательное устройство, составляя себя и без затрат на индустриализацию в НИОКР/D/Faramineurous.

Это напоминает мне концепцию APU, но я не знаю, есть ли отчет.

Этот ответ был полезен

Мне было интересно, сколько появления Чипс смогло рассмотреть определенную эволюцию в оборудовании (а также потребительский состав что Сервер) в будущем, или даже сдвиг парадигмы при том, как мы проектируем высоко и оптимальные машины в целом.

Некоторые хорошо интегрированные системы (особенно в Apple) основаны не исключительно на очень эффективном «классическом» процессоре, но и на нескольких специализированных вспомогательных чипах, которые разгружают процессоры генерала. В ограниченной системе в качестве смартфона мы можем найти транскодирующие чипы H265, расчеты для искусственного интеллекта (Apple Neural Engine) и, конечно, классическая графическая единица.

Поэтому я принимаю диаграмму AMD EPYC 2 -го поколения, и мне интересно, будут ли чипы простым способом создания коммерческой и промышленной жизнеспособности от полных подразделений, которые приводят несколько специализированных чипов для достижения оптимальной производительности по определенным задачам. Например, устройство может обеспечить классические CCD, а также DSP, GPU, Transco H265/AV1/VP9/…, чип для выполнения AE и т. Д. и подключите это все через производство iod/infinity. Поэтому каждый производитель машин/серверов может составить готовое к использованию окончательное устройство, составляя себя и без затрат на индустриализацию в НИОКР/D/Faramineurous.

Это напоминает мне концепцию APU, но я не знаю, есть ли отчет.

Таким образом, вы должны знать, что чип часто выполняется с помощью IP (интеллектуальная собственность): функция, продаваемая, довольно готовая на уровне «транзисторов», но должна быть интегрирована в его дизайн.
Классическим примером является контроллер DDR3 на доске микроконтроллера. Производитель микроконтроллера не обязательно овладевает DDR3 и не обладает навыками, время (не желание) создать контроллер DDR3. Поэтому он покупает IP у контроллера и интегрирует его в свой дизайн.

Вы должны преуспеть в том, чтобы увидеть разницу между возможностью IP и чипа. Для меня чипс придет и принесет одну или несколько расширенных функций и которые уже прошли тесты гравюры, поэтому дополнительный шаг в дизайне. Но остается проблема испытания полной почвы со всеми чипами. Таким образом, мы не можем создать сотни вариаций, таких как LEGO. Требуется минимум экономической реальности.
Но да, для определенного тома мы можем создать гнезда à la carte.

Большое преимущество заключается в производственной стороне чипа: если IP может быть отклонен для различного изящества гравировки, то чип с преимуществом того, что они всегда могут быть выгравированы в своем начальном изящном изящном (если это достаточно), когда другие детали могут быть улучшить с меньшей гравировкой.

Этот ответ был полезен

Кроме того, я подумал, что чипы могут быть использованы в модульном дизайне. Вы принимаете дизайн с 4 чипсами, блохи с разломами распределяются на протяжении всего производства, а те, у кого 3 чипа, которые работают на 4, будут в диапазоне ниже и немного дешевле, чем те, у которых 4 работают.

Который упрощает проектирование и индустриализацию в отношении обычной работы.

Любитель свободного программного обеспечения и дистрибуции GNU/Linux Fedora. #Jesuisarius

Этот ответ был полезен

Спасибо за эту интересную мега статью. Мне бы очень хотелось, чтобы вы слишком много времени подробно описали каждый момент, который вы не объясняете в учебном пособии, чтобы по -настоящему понять вещи, но все равно интересно .

Использование комплектов дизайна чиповой бутычки, чтобы помочь проложить путь для 3D -гетерогенной интеграции 3D IC

Изображение SoC с слоем файла дизайна, наброшенным сверху

Чип является специально разработанным и оптимизированным для работы в рамках пакета в сочетании с другими чипами. Гетерогенные интегрированные (HI) включает в себя целые множественные матрицы или чипы в чипсы системы (SIP) системы (SIP). Эти устройства, предлагаемые в качестве предполагаемых преимуществ, включают в себя производительность, электроэнергию, область, стоимость и TTM.

Обмен дизайна чип (CDX) состоит из поставщиков EDA, Chiplet
Поставщики/сборщики и интеграторы SIP и открытая рабочая группа по рекомендации стандартизированных моделей и рабочих процессов чипов, чтобы облегчить экосистему чипов. Этот вебинар суммирует наборы для дизайна чипов (CDKS), чтобы помочь стандартизировать 2.5d и 3.D IC Designs для создания открытой экосистемы.

Создание экосистемы для успешного 2.Интеграция модели 5D и 3D -модели чипсов

Подобно процессу SOC, вам нужна экосистема для чипсов. Ключ включает в себя общее использование рынка и развертывание проектов на основе чиплетов включено:

  • Технология: 2.5 D вмешательство и 3D -процессы изготовленного матрица и сборки сборки и сборки
  • IP: стандартизированные модели чипсов
  • Рабочие процессы: EDA Design Flows и PDK, CDK, DRM и Правила сборки
  • Бизнес -модели: рынок чиплета

Первоначальная направленность CDX составляет 2.5D-модели на основе чиплетов на основе 3D с 3D. Узнайте больше об этих усилиях на вебинаре.

Обмен дизайна чиплетов (CDX) состоит из поставщиков EDA, провайдеров/сборщиков чипов и интеграторов SIP и является открытой рабочей группой для рекомендации стандартизированных моделей и рабочих процессов чипов для облегчения экосистемы чиповой пулетки. Этот вебинар суммирует наборы для дизайна чипов (CDKS), чтобы помочь стандартизировать 2.5d и 3.D IC Designs для создания открытой экосистемы.

Создание экосистемы для успешного 2.Интеграция модели 5D и 3D -модели чипсов

Подобно процессу SOC, вам нужна экосистема для чипсов. Ключ включает в себя общее использование рынка и развертывание проектов на основе чиплетов включено:

  • Технология: 2.5 D вмешательство и 3D -процессы изготовленного матрица и сборки сборки и сборки
  • IP: стандартизированные модели чипсов
  • Рабочие процессы: EDA Design Flows и PDK, CDK, DRM и Правила сборки
  • Бизнес -модели: рынок чиплета

Первоначальная направленность CDX составляет 2.5D-модели на основе чиплетов на основе 3D с 3D. Узнайте больше об этих усилиях на вебинаре.

Утечка изображения раскрывает амбициозный дизайн чипа для GPU AMD Radeon

Утечка изображения раскрывает амбициозный дизайн чипа для GPU AMD Radeon

  • к
  • В новостях
  • 16 августа 2023 года

Утечка изображения раскрывает амбициозный дизайн чипа для GPU AMD Radeon

Появилось просочившееся изображение, обнаружив дизайн графического процессора с Radeon Chiplets, предположительно из отмененного проекта Navi 4C Chip 4C. Дизайн присутствует от 13 до 20 различных чипов на одном графическом процессоре, что свидетельствует о амбициозном подходе AMD. Эта более сложная конструкция чипов отличается от кремния Navi 31, используемого в настоящее время в Radeon RX 7900 XTX. Хотя предыдущая итерация графического процессора считалась первым поколением, она не использовала настоящую конструкцию чипов, такую ​​как недавние процессоры Ryzen AMD. Тем не менее, разглашенная концепция Navi 4C представляет собой значительный прогресс, поскольку она включает в себя несколько чипов расчета, а также различные чипы ввода -вывода, на одном субстрате. Усовершенное изображение представляет 13 чипов с возможностью дополнительных чипов контроллера памяти, не отображаемых на изображении.

Чтобы подтвердить подлинность изображения, подчеркнут соответствующий патент 2021 года, обсуждая концепцию модульности на параллельных процессорах. Патентные узоры очень похожи на конструкцию, показанную на просочившемся изображении, даже предполагая возможность большего количества чипов на другой стороне поперечной чашки.

К сожалению, дизайн графического процессора, представленного на просочившемся изображении, была отменена. Это согласуется с недавними отношениями, предполагающими, что акцент AMD для следующего поколения GPU будет на монолитных чипах Navi 43 и Navi 44, предназначенных для широкой публики, а не на компонентах с высоким уровнем. Тем не менее, предполагается, что AMD перенаправляет свои усилия на разработку графического процессора, состоящего из нескольких расчетов чипсов для высокоэтапного сегмента его будущих графических карт, потенциально с RDNA 5.

Хотя реализация нескольких расчетов Чип для игровой графики является более сложной, чем для традиционных расчетов ЦП, решение AMD сейчас преодолеть препятствия для проектирования и работать над лучшим решением для RDNA 5 воспринимается как положительный шаг. Для AMD было бы выгодно иметь план спасения, например, новый узел для улучшенной версии Navi 31.