ჩიპლეტმა ჩიპები გარდაქმნა

1965 წელს Intel-ის თანადამფუძნებელმა გორდონ მურმა ჩამოაყალიბა ის, რაც შემდგომში „მურის კანონი“ გახდა. ნახევარ საუკუნეზე მეტი ხნის განმავლობაში ეს კანონი ინტეგრირებული სქემების (IC) მუშაობის სტაბილურ ზრდას და ხარჯების შემცირებას უდევს საფუძვლად - თანამედროვე ციფრული ტექნოლოგიების საფუძველს. მოკლედ: ჩიპზე ტრანზისტორების რაოდენობა დაახლოებით ორ წელიწადში ერთხელ ორმაგდება.

წლების განმავლობაში პროგრესი ამ კადენციას აკვირდებოდა. ახლა სურათი იცვლება. შემდგომი შემცირება გართულდა; მახასიათებლების ზომები სულ რამდენიმე ნანომეტრამდე შემცირდა. ინჟინრები ფიზიკურ შეზღუდვებს, უფრო რთულ პროცესის ეტაპებს და მზარდ ხარჯებს აწყდებიან. მცირე გეომეტრია ასევე ამცირებს მოსავლიანობას, რაც დიდი მოცულობის წარმოებას ართულებს. წამყვანი ქარხნის მშენებლობა და ექსპლუატაცია უზარმაზარ კაპიტალსა და ექსპერტიზას მოითხოვს. ამიტომ, ბევრი ამტკიცებს, რომ მურის კანონი კარგავს ძალას.

ამ ცვლილებამ ახალი მიდგომის: ჩიპლეტების კარი გაუღო.

ჩიპლეტი არის პატარა შტამპი, რომელიც ასრულებს სპეციფიკურ ფუნქციას — არსებითად, ნაჭერი იმისა, რაც ადრე ერთი მონოლითური ჩიპი იყო. რამდენიმე ჩიპლეტის ერთ პაკეტში ინტეგრირებით, მწარმოებლებს შეუძლიათ ააწყონ სრული სისტემა.

მონოლითურ ეპოქაში ყველა ფუნქცია ერთ დიდ ჩიპზე იყო დაფუძნებული, ამიტომ ნებისმიერ ადგილას დეფექტს შეეძლო მთელი ჩიპის დაშლა. ჩიპლეტების შემთხვევაში, სისტემები აგებულია „ცნობილი ვარგისიანობის მქონე ჩიპიდან“ (KGD), რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მოსავლიანობას და წარმოების ეფექტურობას.

ჰეტეროგენული ინტეგრაცია - სხვადასხვა პროცესის კვანძებზე და სხვადასხვა ფუნქციებისთვის აგებული მატრიცების გაერთიანება - ჩიპლეტებს განსაკუთრებით მძლავრს ხდის. მაღალი ხარისხის გამოთვლითი ბლოკები შეიძლება იყენებდეს უახლეს კვანძებს, ხოლო მეხსიერება და ანალოგური სქემები დამუშავებულ, ეკონომიურ ტექნოლოგიებზეა დაფუძნებული. შედეგი: უფრო მაღალი ხარისხის მუშაობა უფრო დაბალ ფასად.

ავტოინდუსტრია განსაკუთრებით დაინტერესებულია. მსხვილი ავტომწარმოებლები ამ ტექნიკას იყენებენ მომავალი ავტომობილებში დამონტაჟებული SoC-ების შესაქმნელად, რომელთა მასობრივი გამოყენება 2030 წლის შემდეგ იგეგმება. ჩიპლეტები მათ საშუალებას აძლევს უფრო ეფექტურად გააფართოვონ ხელოვნური ინტელექტი და გრაფიკა, ამავდროულად გააუმჯობესონ პროდუქტიულობა - რაც ზრდის როგორც მუშაობას, ასევე ფუნქციონალურობას საავტომობილო ნახევარგამტარებში.

ზოგიერთი საავტომობილო ნაწილი უნდა აკმაყოფილებდეს მკაცრ ფუნქციონალურ უსაფრთხოების სტანდარტებს და, შესაბამისად, ეყრდნობა ძველ, დადასტურებულ კვანძებს. ამასობაში, თანამედროვე სისტემები, როგორიცაა მძღოლის დამხმარე სისტემები (ADAS) და პროგრამული უზრუნველყოფის მიხედვით განსაზღვრული მანქანები (SDV), გაცილებით მეტ გამოთვლით მუშაობას მოითხოვენ. ჩიპლეტები ამ ხარვეზს ავსებენ: უსაფრთხოების კლასის მიკროკონტროლერების, დიდი მეხსიერების და ძლიერი ხელოვნური ინტელექტის ამაჩქარებლების გაერთიანებით, მწარმოებლებს შეუძლიათ SoC-ები უფრო სწრაფად მოარგონ თითოეული ავტომწარმოებლის საჭიროებებს.

ეს უპირატესობები ავტომობილებს სცდება. ჩიპლეტების არქიტექტურა ვრცელდება ხელოვნურ ინტელექტში, ტელეკომუნიკაციებსა და სხვა სფეროებში, აჩქარებს ინოვაციებს სხვადასხვა ინდუსტრიაში და სწრაფად ხდება ნახევარგამტარული განვითარების გზის საყრდენი.

ჩიპლეტის ინტეგრაცია დამოკიდებულია კომპაქტურ, მაღალსიჩქარიან ჩიპ-ჩიპ კავშირებზე. მთავარი ხელშემწყობი ფაქტორია ინტერპოზიტორი - შუალედური ფენა, ხშირად სილიკონი, ჩიპების ქვეშ, რომელიც სიგნალებს პაწაწინა მიკროსქემის დაფის მსგავსად აგზავნის. უკეთესი ინტერპოზიტორები უფრო მჭიდრო შეერთებას და სიგნალის უფრო სწრაფ გაცვლას ნიშნავს.

გაუმჯობესებული შეფუთვა ასევე აუმჯობესებს სიმძლავრის მიწოდებას. მატრიცებს შორის პაწაწინა ლითონის შეერთებების მკვრივი მასივები უზრუნველყოფს დენის და მონაცემების ფართო გზებს ვიწრო სივრცეებშიც კი, რაც უზრუნველყოფს მაღალი გამტარუნარიანობის გადაცემას და ამავდროულად ეფექტურად იყენებს შეფუთვის შეზღუდულ არეალს.

დღესდღეობით გავრცელებული მიდგომაა 2.5D ინტეგრაცია: რამდენიმე შტამპის გვერდიგვერდ განთავსება ინტერპოზერზე. შემდეგი ნახტომი არის 3D ინტეგრაცია, რომელიც შტამპებს ვერტიკალურად აწყობს სილიციუმის გამჭოლი ხვრელების (TSV) გამოყენებით კიდევ უფრო მაღალი სიმკვრივის მისაღწევად.

მოდულური ჩიპის დიზაინის (ფუნქციებისა და წრედების ტიპების გამიჯვნა) 3D დაწყობასთან შერწყმა უფრო სწრაფ, პატარა და ენერგოეფექტურ ნახევარგამტარებს იძლევა. მეხსიერებისა და გამოთვლითი სიმძლავრის ერთობლივი განთავსება მონაცემთა დიდი ნაკრებებისთვის უზარმაზარ გამტარუნარიანობას უზრუნველყოფს - იდეალურია ხელოვნური ინტელექტისა და სხვა მაღალი ხარისხის სამუშაო დატვირთვებისთვის.

თუმცა, ვერტიკალური დაწყობა სირთულეებს იწვევს. სითბო უფრო ადვილად გროვდება, რაც ართულებს თერმული მართვისა და მოსავლიანობის რეგულირებას. ამის გადასაჭრელად, მკვლევარები ავითარებენ შეფუთვის ახალ მეთოდებს, რათა უკეთ გაუმკლავდნენ თერმულ შეზღუდვებს. მიუხედავად ამისა, იმპულსი ძლიერია: ჩიპლეტებისა და 3D ინტეგრაციის კონვერგენცია ფართოდ განიხილება, როგორც რევოლუციური პარადიგმა - მზადაა, რომ ჩირაღდანი იქ წაიყვანოს, სადაც მურის კანონი მთავრდება.