Что такое чиплеты и почему они так важны для будущего процессоров

Хотя чиплеты используются уже несколько десятилетий, они используются редко и для очень специфических целей. Теперь они находятся на переднем крае технологий: миллионы людей по всему миру используют их на настольных ПК, рабочих станциях и серверах.

Лидер отрасли недавно использовал чиплеты, чтобы вернуть себе позицию в авангарде инноваций, и ясно, что совсем скоро чиплеты станут стандартом в компьютерном мире. Итак, расслабьтесь и узнайте о чиплетах и ​​о том, почему они так важны.

Чиплеты — это сегментированные процессоры. Вместо объединения каждой детали в один чип (так называемый монолитный подход), отдельные секции изготавливаются как отдельные чипы. Эти отдельные чипы затем собираются вместе в единый корпус с помощью сложной системы соединений.

Такая компоновка позволяет уменьшить размеры деталей, для которых можно использовать новейшие методы изготовления, что повышает эффективность процесса и позволяет вместить в них больше компонентов.

Части чипа, которые не могут быть значительно уменьшены или не требуют сокращения, могут быть изготовлены с использованием старых и более экономичных методов.

Хотя процесс производства таких процессоров сложен, общая стоимость обычно ниже. Более того, это предлагает перерабатывающим компаниям более удобный путь расширения ассортимента своей продукции.

Чтобы полностью понять, почему производители процессоров обратились к чиплетам, мы должны сначала углубиться в то, как производятся эти устройства. Процессоры и графические процессоры начинают свою жизнь как большие диски из сверхчистого кремния, обычно диаметром чуть менее 12 дюймов (300 мм) и толщиной 0,04 дюйма (1 мм).

Эта кремниевая пластина проходит ряд сложных этапов, в результате чего получается несколько слоев различных материалов — изоляторов, диэлектриков и металлов. Узоры этих слоев создаются с помощью процесса, называемого фотолитографией, при котором ультрафиолетовый свет просвечивается через увеличенную версию узора (маску), а затем сжимается с помощью линз до необходимого размера.

Рисунок повторяется через определенные промежутки времени по всей поверхности пластины, и каждая из них в конечном итоге становится процессором. Поскольку чипы имеют прямоугольную форму, а пластины круглые, узоры должны перекрывать периметр диска. Эти перекрывающиеся части в конечном итоге отбрасываются, поскольку они нефункциональны.

После завершения пластина тестируется с помощью датчика, прикрепляемого к каждому чипу. Результаты электрического обследования информируют инженеров о качестве процессора по длинному списку критериев. Этот начальный этап, известный как объединение чипов, помогает определить «класс» процессора.

Например, если чип предназначен для использования в качестве ЦП, каждая часть должна функционировать правильно, работая в заданном диапазоне тактовых частот при определенном напряжении. Затем каждая секция пластины классифицируется на основе результатов этих испытаний.

По завершении пластину разрезают на отдельные кусочки или «матрицы», пригодные для использования. Эти кристаллы затем монтируются на подложку, как на специализированной материнской плате. Перед отправкой процессор проходит дополнительную упаковку (например, с помощью теплоотвода).

Вся последовательность производства может занять несколько недель, и такие компании, как TSMC и Samsung, взимают высокую плату за каждую пластину, от 3000 до 20 000 долларов США в зависимости от используемого технологического узла.

«Технологический узел» — это термин, используемый для описания всей производственной системы. Исторически они были названы в честь длины затвора транзистора. Однако по мере того, как технология производства совершенствовалась и позволяла использовать компоненты все меньшего размера, номенклатура больше не учитывала какой-либо физический аспект штампа, и теперь это просто маркетинговый инструмент.

Тем не менее, каждый новый технологический узел имеет преимущества перед своим предшественником. Это может быть дешевле в производстве, потреблять меньше энергии при той же тактовой частоте (или наоборот) или иметь более высокую плотность. Последний показатель измеряет, сколько компонентов может поместиться на заданной площади кристалла. На графике ниже вы можете увидеть, как с годами менялась ситуация с графическими процессорами (самыми большими и сложными чипами, которые вы найдете в ПК)…