發表日期 3/3/2022, 6:35:31 PM
我們都知道7nm芯片的性能比10nm強,4nm芯片又可以秒7nm,誰都希望推齣基於更先進製程技術生産的芯片,但迄今為止具備自研先進工藝芯片的廠商又有幾傢?
以X86為例,隻有英特爾、AMD、兆芯等幾個玩傢,在ARM架構的手機SoC領域,也不過高通、聯發科、三星、海思、展銳等。更多的企業,隻具備自研外圍電路的設計實力,比如OPPO的馬裏亞納MariSilicon X NPU、小米的澎湃C1 ISP、澎湃P1智能充電芯片等。
原因也很簡單,成本太高瞭。
據悉,如今設計一顆10nm芯片成本為1.744億美元,7nm芯片約2.978億美元,5nm芯片更是飆升到5.422億美元。
這個價格應該指的是SoC級彆的芯片,但哪怕是外圍芯片,工藝越先進所需的成本也會大幅提升也是肯定的。
這意味著,傳統單一工藝、單一芯片做法的難度和成本已經超過瞭絕大多數企業的承受能力。
實際上,像英特爾和AMD這類巨頭很早就意識到瞭這個問題,所以纔會推齣不同工藝的多芯片封裝技術,比如英特爾移動酷睿處理器基闆上,CPU(包括核顯)部分是最先進工藝,PCH芯片則是落後一些的工藝,這在行業內又稱為MCM(MCM-Multichip Module,多芯片模塊)2D封裝技術。
英特爾旗下的EMIB和台積電CoWoS則屬於2.5D封裝技術,通過它可以將7nm工藝的CPU、10nm的GPU、14nm的I/O單元、22nm的通訊單元等堆在一個基闆上。
現在最先進的封裝技術當屬英特爾的Foveros 3D封裝技術。英特爾曾在第10代酷睿時期推齣過代號為“Lakefield”的混閤酷睿平台――酷睿i3-L13G4和i5-L16G7這兩顆處理器就首發英特爾Foveros 3D封裝技術和混閤CPU架構(Intel Hybrid Technology),采用瞭類似ARM big.LITTLE大小核技術,內置1+4大小核組成的5核心。
將於2023年問世的第14代酷睿Meteor Lake平台,不僅會采用混閤CPU架構技術,還會引入英特爾第二代Foveros 3D封裝技術。它會在同一個基闆上封裝三個模塊,分彆是高性能計算模塊、SoC-LP模塊(負責I/O)和GPU模塊,視CPU和GPU核心規模和主頻,其TDP可在5W~125W之間浮動。
將多芯片混閤封裝玩到極緻的,還要數英特爾此前發布的Ponte Vecchio計算加速卡,它使用瞭5種不同的製造工藝,內部封裝多達47個芯片/單元(Tile),晶體管數量突破1000億個!
問題來瞭,類似技術AMD也有,台積電和三星等代工企業也有,隻是大傢都是各自為戰,不同工藝、功能和封裝的芯片之間沒有統一的通訊接口,造成瞭嚴重的資源浪費。
為此,ASE、AMD、ARM、Google雲、Intel、Meta(Facebook)、微軟、高通、三星、台積電十大行業巨頭在3月2日聯閤宣布,將組成行業聯盟,共同打造小芯片互連標準、推進開放生態,並製定瞭標準規範“UCIe”(Universal Chiplet Interconnect Express,通用小芯片互連通道),旨在芯片封裝層麵確立互聯互通的統一標準。
該標準最初由英特爾提議並製定,後開放給業界,共同製定而成。第一版本的UCIe 1.0標準定義瞭芯片間I/O物理層、芯片間協議、軟件堆棧等,並利用瞭PCIe、CXL兩種成熟的高速互連標準。
UCIe標準最大的意義,就是加速推動開放的小芯片平台的發展,並橫跨包括但不限於X86、ARM、RISC-V等多樣化的價格和指令集。在UCIe的框架下,英特爾旗下的酷睿、至強,AMD旗下的銳龍、霄龍,高通旗下的驍龍都可以作為典型的小芯片,它們可以和其他不同工藝、不同功能的小芯片,通過2D、2.5D、3D等各種方式整閤在一起,從而更靈活地製造模塊化的大型芯片。
在可預見的未來,芯片隻是底層,決定芯片應用的是高層的操作係統和相配套的軟件。
隻要操作係統足夠強,就能像蘋果那樣直接將底層的芯片進行轉換,也就是徹底拋棄英特爾X86芯片,改用自研的ARM架構的Apple M1係列芯片,並取得成功。
隨著芯片製程的觸頂,芯片的性能提升會非常的緩慢,而手機趁著移動互聯網和物聯網時代的東風,現在已經開始逐漸威脅到傳統的桌麵係統瞭。
因此,微軟纔會想辦法去兼容Linux和Android,打造Windows Phone手機係統(已失敗)、Windows RT移動係統(已失敗),攜手高通推齣Windows on ARM生態的驍龍筆記本(口碑一般),讓Windows 11可以直接運行Android程序(有待觀察)。
十大巨頭製定UCIe標準,也都有著自己的小算盤。以英特爾為例,早前通過Atom侵占移動生態失敗之後,便開始大規模投資RISC-V,在UCIe標準下,未來就能推齣同時集成X86小芯片和RISC-V小芯片的處理器,通過架構的混用同時滿足PC和移動應用生態的需求。
在這個框架下,如果未來齣現同時集成酷睿和驍龍芯片的處理器,可以運行Windows和Android雙係統的二閤一設備,似乎也不是不可能的事吧?