Các nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới đang cùng nhau tạo ra một hệ thống Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) mới nhằm mục đích tích hợp nhiều chiplet lại với nhau trong những thiết kế bán dẫn tương lai.
Hầu như mọi tên tuổi lớn trong công nghệ bộ xử lý đều đang nỗ lực tiêu chuẩn hóa, bao gồm các chủ sở hữu xưởng đúc như Intel, TSMC và Samsung cũng như những cái tên lớn khác có liên quan đến bán dẫn, như AMD, ARM Qualcomm, Meta, Google Cloud hay Microsoft.
Như cái tên đã ám chỉ, UCIe đang hướng đến việc tận dụng cùng một mô hình sinh thái rộng lớn mà PCIe (peripheral component interconnect express) đã sử dụng trong nhiều năm, mở rộng sang chiplet – vốn là những con chip nhỏ, chuyên biệt hơn, chỉ thực hiện một số chức năng cụ thể.
Mục tiêu của UCIe là tạo ra một tiêu chuẩn để kết nối các chiplet với nhau, giúp các công ty dễ dàng trộn và kết hợp các thành phần chiplet khác nhau khi xây dựng SoC. Ý tưởng đằng sau tiêu chuẩn này chính là các công ty công nghệ có thể chỉ cần lắp ráp những thành phần chiplet khác nhau vào thiết kế của họ, tương tự như cách bạn có thể cắm bất kỳ phụ kiện tương thích PCIe nào vào máy tính của mình (bất kể là mỗi công ty sản xuất từng bộ phận riêng biệt).
Nói rộng hơn, có 2 cách để tạo ra 1 hệ thống trên chip (SoC: System-on-Chip) hiện đại. Phương pháp truyền thống nhất là tích hợp các con chip nguyên khối, đóng gói mọi bit và mảnh của bán dẫn vào 1 miếng silicon đã in duy nhất.
Chipet có một cách tiếp cận khác. Thay vì tạo ra một con chip lớn với mọi thành phần trên đó, chiplet chia nhỏ mọi thứ thành các thành phần nhỏ hơn, sau đó được kết hợp vào một bộ xử lý lớn hơn.
Hệ thống chiplet có một số lợi ích. Chiplet có thể giúp ít lãng phí hơn. Ví dụ, nếu một nhân không hoạt động, việc vứt bỏ một trong hai chiplet 8 nhân sẽ dễ dàng hơn là mất một con chip nguyên khối 16 nhân đầy đủ. Ngoài ra, còn có những lợi ích khác về mặt thiết kế chip, cho phép các công ty thu nhỏ những thành phần quan trọng (như nhân CPU) xuống tiến trình xử lý mới nhỏ hơn mà không cần phải thu nhỏ toàn bộ SoC. Cuối cùng, việc kết hợp các chiplet lại với nhau cho phép các công ty tạo ra những con chip lớn hơn mức có thể với một thiết kết nguyên khối duy nhất.
Những con chip Ryzen dựa trên Zen 2 và Zen 3 gần đây của AMD là một trong số những ví dụ nổi bật nhất về thiết kế chiplet hiện đại. Chẳng hạn, mỗi bộ xử lý Zen 3 đều có cấu tạo từ chiplet 8 nhân 7nm cho các thành phần CPU/GPU từ TSMC, được kết hợp cùng với chiplet I/O vốn sản xuất trên tiến trình cũ hơn từ GlobalFoundries.
Tuy nhiên, dự án PCIe vẫn còn rất nhiều thứ cần phát triển trong giai đoạn đầu. Ở hiện tại, quá trình tiêu chuẩn hóa đang tập trung vào việc thiết lập các quy tắc để kết nối những chiplet với thanh thành các gói rộng hơn. Nhưng kế hoạch thành lập 1 tổ chức ngành UCIe cuối cùng sẽ giúp xác định công nghệ UCIe thế hệ tiếp theo, bao gồm “hình dạng chiplet, quản lý, bảo mật nâng cao và các giao thức thiết yếu khác” trong tương lai.
Điều đó có nghĩa là một ngày nào đó, chúng ta sẽ thấy toàn bộ hệ sinh thái chiplet, cho phép các công ty xây dựng 1 SoC tùy biến bằng cách chọn mua những thành phần khác nhau phù hợp với nhu cầu của họ và lắp ráp lại, tương tự như cách chúng ta đang lắp ráp PC chơi game. Đó chắc chắn là một ích lợi lớn đối với các công ty như AMD hoặc Qualcomm trong bối cảnh họ muốn thiết kế và những con chip phức tạp và mạnh mẽ hơn nữa trong tương lai. Đây chắc chắn cũng là một động lực tốt cho các xưởng đúc như TSMC và Samsung.
Nguồn: The Verge
Như cái tên đã ám chỉ, UCIe đang hướng đến việc tận dụng cùng một mô hình sinh thái rộng lớn mà PCIe (peripheral component interconnect express) đã sử dụng trong nhiều năm, mở rộng sang chiplet – vốn là những con chip nhỏ, chuyên biệt hơn, chỉ thực hiện một số chức năng cụ thể.
Mục tiêu của UCIe là tạo ra một tiêu chuẩn để kết nối các chiplet với nhau, giúp các công ty dễ dàng trộn và kết hợp các thành phần chiplet khác nhau khi xây dựng SoC. Ý tưởng đằng sau tiêu chuẩn này chính là các công ty công nghệ có thể chỉ cần lắp ráp những thành phần chiplet khác nhau vào thiết kế của họ, tương tự như cách bạn có thể cắm bất kỳ phụ kiện tương thích PCIe nào vào máy tính của mình (bất kể là mỗi công ty sản xuất từng bộ phận riêng biệt).
Chipet có một cách tiếp cận khác. Thay vì tạo ra một con chip lớn với mọi thành phần trên đó, chiplet chia nhỏ mọi thứ thành các thành phần nhỏ hơn, sau đó được kết hợp vào một bộ xử lý lớn hơn.
Hệ thống chiplet có một số lợi ích. Chiplet có thể giúp ít lãng phí hơn. Ví dụ, nếu một nhân không hoạt động, việc vứt bỏ một trong hai chiplet 8 nhân sẽ dễ dàng hơn là mất một con chip nguyên khối 16 nhân đầy đủ. Ngoài ra, còn có những lợi ích khác về mặt thiết kế chip, cho phép các công ty thu nhỏ những thành phần quan trọng (như nhân CPU) xuống tiến trình xử lý mới nhỏ hơn mà không cần phải thu nhỏ toàn bộ SoC. Cuối cùng, việc kết hợp các chiplet lại với nhau cho phép các công ty tạo ra những con chip lớn hơn mức có thể với một thiết kết nguyên khối duy nhất.
Những con chip Ryzen dựa trên Zen 2 và Zen 3 gần đây của AMD là một trong số những ví dụ nổi bật nhất về thiết kế chiplet hiện đại. Chẳng hạn, mỗi bộ xử lý Zen 3 đều có cấu tạo từ chiplet 8 nhân 7nm cho các thành phần CPU/GPU từ TSMC, được kết hợp cùng với chiplet I/O vốn sản xuất trên tiến trình cũ hơn từ GlobalFoundries.
Điều đó có nghĩa là một ngày nào đó, chúng ta sẽ thấy toàn bộ hệ sinh thái chiplet, cho phép các công ty xây dựng 1 SoC tùy biến bằng cách chọn mua những thành phần khác nhau phù hợp với nhu cầu của họ và lắp ráp lại, tương tự như cách chúng ta đang lắp ráp PC chơi game. Đó chắc chắn là một ích lợi lớn đối với các công ty như AMD hoặc Qualcomm trong bối cảnh họ muốn thiết kế và những con chip phức tạp và mạnh mẽ hơn nữa trong tương lai. Đây chắc chắn cũng là một động lực tốt cho các xưởng đúc như TSMC và Samsung.
Nguồn: The Verge
