在眾多中的一個

制造巨型芯片并非易事，部分原因是這樣做意味著以納米級精度將每個芯片組件操縱到位，并且在沒有微型焊槍的情況下將它們連接起來。

現在這在很大程度上是可能的，因為最近在一個長期以來被芯片行業忽視的領域進行了創新。該領域是“封裝”。這通常是微芯片制造后的一個模糊步驟，當它連接到細線并用塑料包裹，然后放置在電路板上，也用電線覆蓋，將其連接到設備的其余部分。

在傳統設備中，接收和傳輸無線電波（例如，通過Wi-Fi進行通信）的芯片可能會連接到另一個進行通用計算的芯片，它們之間的連接實際上就是所謂的“總線”。但就像它在現實世界中的等價物一樣，這種公共汽車并不是在這些相鄰的硅城市之間運輸任何東西的快速方式。新的巨型芯片封裝反而將這兩個芯片——可能還有更多——直接連接起來。結果更像是把所有這些芯片放在一個屋檐下，在一棟高層建筑中。

IBM前封裝開發總監SubramanianIyer表示，傳統的微芯片必須將其近三分之一的面積（以及同樣多的功耗）用于將芯片計算結果傳達給設備其余部分的電路。堆疊芯片使它們之間的通信更快，因為它允許它們之間的更多連接，就像在摩天大樓的樓層之間乘電梯旅行比一直穿過建筑物到達最近的鄰居更快一樣。


美光的232層閃存

這種東西長期以來一直是內存芯片的標準——總部位于愛達荷州博伊西的美光科技剛剛推出了一款232層的內存芯片，如果它是一座建筑物，在拉斯維加斯大道上也不會顯得格格不入——但僅適用于其他類型的微芯片。

制造巨型芯片和芯片堆疊的基本組成部分是一種新型微芯片，稱為“chiplet”。它取消了一些舊式電路，可以更直接地與其他chiplet通信。通過創建許多短而直接的連接——通常由芯片本身所用的同一硅制成，而不是銅或其他金屬——這些chiplet可以與其他chiplet融合形成巨型芯片。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的電氣工程教授RakeshKumar說，共同構成一個巨型芯片的不同chiplet之間的直接通信使它們能夠像一個巨大的微處理器一樣運行。



一個極端的例子是英特爾最近發布的PonteVecchio圖形處理器。每個都由63個不同的chiplet組成。這些chiplet相互堆疊并擠在一起，總面積為3,100平方毫米，包括1000億個晶體管。相比之下，筆記本電腦核心的典型芯片尺寸不到150平方毫米，大約是其大小的1/20，并且有大約15億個晶體管——數量的1.5%。

使用堆疊chiplet顯然是英特爾處理器的未來——其大部分已經發布但尚未發貨的服務器、臺式機和筆記本電腦處理器都是采用這種技術構建的。英特爾高級研究員DasSharma表示，以這種方式做事“提供了一種全新的芯片制造方法，比傳統方法更快、更具成本效益”。

他指出，堆疊chiplet還允許英特爾提高其下一代臺式機和服務器芯片的性能，而不會增加其（二維）占用空間或總功耗。這可能看起來有悖常理，但它有助于理解芯片使用的功率量是設計決策，而節省功率是行業的最高優先事項之一。堆疊的chiplet可以讓工程師通過節省芯片不同部分進行通信所需的時間和能源，從現有設計中獲得更多收益。但是，當性能是優先考慮的事項時，chiplet也可用于使微芯片更大——更耗電。

AMD是當前chiplet技術時代的先驅，它已經提供了內置少量chiplet的處理器。該公司發現，只需在其CPU（計算機中進行大量非圖形計算的芯片）上堆疊一個內存芯片，就能夠顯著提高其系統的速度。