[ad_1]
Για περισσότερα από 50 χρόνια, οι σχεδιαστές τσιπ υπολογιστών χρησιμοποιούσαν κυρίως μια τακτική για να ενισχύσουν την απόδοση: Μείωσαν τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα για να συσκευάσουν περισσότερη ισχύ σε κάθε κομμάτι πυριτίου.
Στη συνέχεια, πριν από περισσότερο από μια δεκαετία, οι μηχανικοί της εταιρείας παραγωγής τσιπ Advanced Micro Devices άρχισαν να παίζουν με μια ριζοσπαστική ιδέα. Αντί να σχεδιάσουν έναν μεγάλο μικροεπεξεργαστή με τεράστιο αριθμό μικροσκοπικών τρανζίστορ, σκέφτηκαν να δημιουργήσουν έναν από μικρότερα τσιπ που θα συσκευάζονταν σφιχτά μεταξύ τους για να λειτουργούν σαν ένας ηλεκτρονικός εγκέφαλος.
Η ιδέα, που μερικές φορές αποκαλείται chiplets, έπιασε μεγάλο ενδιαφέρον, με την AMD, την Apple, την Amazon, την Tesla, την IBM και την Intel να παρουσιάζουν τέτοια προϊόντα. Τα τσιπετάκια κέρδισαν γρήγορα την έλξη επειδή τα μικρότερα τσιπ είναι φθηνότερα στην κατασκευή, ενώ οι δέσμες τους μπορούν να κορυφώσουν την απόδοση κάθε μεμονωμένης φέτας πυριτίου.
Η στρατηγική, που βασίζεται στην προηγμένη τεχνολογία συσκευασίας, έχει γίνει έκτοτε απαραίτητο εργαλείο για να επιτρέψει την πρόοδο στους ημιαγωγούς. Και αντιπροσωπεύει μια από τις μεγαλύτερες αλλαγές των τελευταίων ετών για μια βιομηχανία που οδηγεί τις καινοτομίες σε τομείς όπως η τεχνητή νοημοσύνη, τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα και το στρατιωτικό υλικό.
«Η συσκευασία είναι εκεί που πρόκειται να γίνει η δράση», δήλωσε ο Subramanian Iyer, καθηγητής Ηλεκτρολογίας και Μηχανικής Υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες, ο οποίος βοήθησε στην πρωτοπορία της ιδέας των chiplet. «Συμβαίνει γιατί στην πραγματικότητα δεν υπάρχει άλλος τρόπος».
Το αλίευμα είναι ότι τέτοιες συσκευασίες, όπως και η κατασκευή τσιπς, κυριαρχούνται σε συντριπτική πλειοψηφία από εταιρείες στην Ασία. Αν και οι Ηνωμένες Πολιτείες αντιπροσωπεύουν περίπου το 12 τοις εκατό της παγκόσμιας παραγωγής ημιαγωγών, οι αμερικανικές εταιρείες παρέχουν μόλις το 3 τοις εκατό της συσκευασίας τσιπ, σύμφωνα με την IPC, μια εμπορική ένωση.
Αυτό το ζήτημα έχει πλέον προσγειώσει τα chiplets στη μέση της βιομηχανικής πολιτικής των ΗΠΑ. Ο νόμος CHIPS, ένα πακέτο επιδότησης 52 δισεκατομμυρίων δολαρίων που ψηφίστηκε το περασμένο καλοκαίρι, θεωρήθηκε ως η κίνηση του Προέδρου Μπάιντεν να αναζωογονήσει την εγχώρια παραγωγή τσιπ παρέχοντας χρήματα για την κατασκευή πιο εξελιγμένων εργοστασίων που ονομάζονται «fabs». Αλλά ένα μέρος του αποσκοπούσε επίσης στην ανάπτυξη εργοστασίων προηγμένων συσκευασιών στις Ηνωμένες Πολιτείες για να συλλάβει περισσότερο αυτή τη βασική διαδικασία.
«Καθώς τα τσιπ γίνονται μικρότερα, ο τρόπος με τον οποίο τακτοποιείτε τα τσιπ, που είναι η συσκευασία, είναι όλο και πιο σημαντικός και πρέπει να το κάνουμε στην Αμερική», είπε η υπουργός Εμπορίου Τζίνα Ραϊμόντο, σε μια ομιλία στο Πανεπιστήμιο Τζορτζτάουν τον Φεβρουάριο.
Το Υπουργείο Εμπορίου δέχεται τώρα αιτήσεις για επιχορηγήσεις παραγωγής από το νόμο CHIPS, συμπεριλαμβανομένων των εργοστασίων συσκευασίας τσιπ. Κατανέμει επίσης χρηματοδότηση σε ένα ερευνητικό πρόγραμμα ειδικά για προηγμένες συσκευασίες.
Ορισμένες εταιρείες συσκευασίας τσιπ προχωρούν γρήγορα για τη χρηματοδότηση. Το ένα είναι η Integra Technologies στη Γουίτσιτα του Καν., η οποία ανακοίνωσε σχέδια για επέκταση 1,8 δισεκατομμυρίων δολαρίων εκεί, αλλά είπε ότι αυτό εξαρτάται από τη λήψη ομοσπονδιακών επιδοτήσεων. Η Amkor Technology, μια υπηρεσία συσκευασίας στην Αριζόνα που έχει τις περισσότερες δραστηριότητές της στην Ασία, είπε επίσης ότι συζητούσε με πελάτες και κυβερνητικούς αξιωματούχους για μια παρουσία παραγωγής στις ΗΠΑ.
Η συσκευασία των τσιπ μαζί δεν είναι μια νέα ιδέα και τα chiplet είναι απλώς η πιο πρόσφατη επανάληψη αυτής της ιδέας, χρησιμοποιώντας τεχνολογικές προόδους που βοηθούν να στριμώξουν τα τσιπ πιο κοντά μεταξύ τους — είτε το ένα δίπλα στο άλλο είτε το ένα πάνω στο άλλο — μαζί με ταχύτερες ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ τους .
«Αυτό που είναι μοναδικό για τα chiplet είναι ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται ηλεκτρικά», δήλωσε ο Richard Otte, διευθύνων σύμβουλος της Promex Industries, μιας υπηρεσίας συσκευασίας chip στη Σάντα Κλάρα της Καλιφόρνια.
Τα τσιπ δεν μπορούν να κάνουν τίποτα χωρίς έναν τρόπο σύνδεσης με άλλα εξαρτήματα, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να τοποθετηθούν σε κάποιο είδος συσκευασίας που μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρικά σήματα. Αυτή η διαδικασία ξεκινά αφού τα εργοστάσια ολοκληρώσουν την αρχική φάση της κατασκευής, η οποία μπορεί να δημιουργήσει εκατοντάδες τσιπς σε μια γκοφρέτα πυριτίου. Μόλις αυτή η γκοφρέτα χωριστεί σε φέτες, μεμονωμένα τσιπ συνδέονται συνήθως σε ένα βασικό στρώμα βάσης που ονομάζεται υπόστρωμα, το οποίο μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρικά σήματα.
Αυτός ο συνδυασμός στη συνέχεια επικαλύπτεται με προστατευτικό πλαστικό, σχηματίζοντας μια συσκευασία που μπορεί να συνδεθεί σε μια πλακέτα κυκλώματος που είναι απαραίτητη για τη σύνδεση με άλλα εξαρτήματα ενός συστήματος.
Αυτές οι διαδικασίες απαιτούσαν αρχικά πολλή χειρωνακτική εργασία, με αποτέλεσμα οι εταιρείες της Silicon Valley να μεταφέρουν τη συσκευασία σε χώρες με χαμηλότερους μισθούς στην Ασία πριν από περισσότερα από 50 χρόνια. Οι περισσότερες μάρκες συνήθως μεταφέρονται σε υπηρεσίες συσκευασίας σε χώρες όπως η Ταϊβάν, η Μαλαισία, η Νότια Κορέα και η Κίνα.
Έκτοτε, οι εξελίξεις στη συσκευασία έχουν αποκτήσει σημασία λόγω των μειωμένων αποδόσεων από τον νόμο του Moore, τη συνοπτική έκφραση για τη μικρογραφία τσιπ που για δεκαετίες οδήγησε την πρόοδο στη Silicon Valley. Πήρε το όνομά του από τον Gordon Moore, έναν συνιδρυτή της Intel, του οποίου το έγγραφο του 1965 περιέγραφε πόσο γρήγορα οι εταιρείες διπλασίασαν τον αριθμό των τρανζίστορ σε ένα τυπικό τσιπ, το οποίο βελτίωσε την απόδοση με χαμηλότερο κόστος.
Αλλά αυτές τις μέρες, τα μικρότερα τρανζίστορ δεν είναι απαραίτητα φθηνότερα, εν μέρει επειδή η κατασκευή εργοστασίων για τσιπ αιχμής μπορεί να κοστίσει 10 έως 20 δισεκατομμύρια δολάρια. Τα μεγάλα, πολύπλοκα τσιπ είναι επίσης δαπανηρά στη σχεδίασή τους και τείνουν να έχουν περισσότερα κατασκευαστικά ελαττώματα, ακόμη και όταν εταιρείες σε τομείς όπως η γενετική τεχνητή νοημοσύνη θέλουν περισσότερα τρανζίστορ από αυτά που μπορούν επί του παρόντος να συσκευαστούν στα μεγαλύτερα μηχανήματα κατασκευής τσιπ.
“Η φυσική απάντηση σε αυτό είναι να βάζεις περισσότερα πράγματα σε ένα πακέτο”, δήλωσε ο Anirudh Devgan, διευθύνων σύμβουλος της Cadence Design Systems, το λογισμικό της οποίας χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό συμβατικών τσιπ καθώς και προϊόντων τύπου chiplet.
Η Synopsys, ένας ανταγωνιστής, είπε ότι παρακολουθούσε περισσότερα από 140 έργα πελατών που βασίζονται στη συσκευασία πολλαπλών τσιπ μαζί. Το 80% των μικροεπεξεργαστών θα χρησιμοποιούν σχέδια τύπου chiplet μέχρι το 2027, σύμφωνα με την εταιρεία ερευνών αγοράς Yole Group.
Σήμερα, οι εταιρείες συνήθως σχεδιάζουν όλα τα chiplet σε ένα πακέτο μαζί με τη δική τους τεχνολογία σύνδεσης. Ωστόσο, οι βιομηχανικοί όμιλοι εργάζονται σε τεχνικά πρότυπα, ώστε οι εταιρείες να μπορούν να συναρμολογούν πιο εύκολα προϊόντα από chiplet που προέρχονται από διαφορετικούς κατασκευαστές.
Η νέα τεχνολογία χρησιμοποιείται κυρίως τώρα για ακραίες επιδόσεις. Η Intel παρουσίασε πρόσφατα έναν επεξεργαστή που ονομάζεται Ponte Vecchio με 47 chiplet που θα χρησιμοποιηθούν σε έναν ισχυρό υπερυπολογιστή στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne, το οποίο βρίσκεται κοντά στο Σικάγο.
Τον Ιανουάριο, η AMD αποκάλυψε σχέδια για ένα ασυνήθιστο προϊόν, το MI300, που συνδυάζει chiplet για τυπικούς υπολογισμούς με άλλα σχεδιασμένα για γραφικά υπολογιστή, μαζί με μια μεγάλη δεξαμενή τσιπ μνήμης. Αυτός ο επεξεργαστής, που προορίζεται να τροφοδοτήσει έναν άλλο προηγμένο υπερυπολογιστή στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore, έχει 146 δισεκατομμύρια τρανζίστορ, σε σύγκριση με δεκάδες δισεκατομμύρια για τα περισσότερα προηγμένα συμβατικά τσιπ.
Ο Sam Naffziger, ανώτερος αντιπρόεδρος της AMD, είπε ότι δεν ήταν άδικο για την εταιρεία να στοιχηματίζει την επιχείρηση τσιπ για υπολογιστές διακομιστών σε chiplet. Οι πολυπλοκότητες της συσκευασίας ήταν ένα σημαντικό εμπόδιο, είπε, οι οποίες τελικά ξεπεράστηκαν με τη βοήθεια ενός άγνωστου συνεργάτη.
Αλλά τα chiplets έχουν αποδώσει για την AMD. Η εταιρεία έχει πουλήσει περισσότερα από 12 εκατομμύρια τσιπ με βάση την ιδέα από το 2017, σύμφωνα με την Mercury Research, και έχει γίνει σημαντικός παίκτης στους μικροεπεξεργαστές που τροφοδοτούν τον Ιστό.
Οι υπηρεσίες συσκευασίας εξακολουθούν να χρειάζονται άλλους για να προμηθεύουν τα υποστρώματα που χρειάζονται τα chiplet για να συνδεθούν με τις πλακέτες κυκλωμάτων και το ένα στο άλλο. Μια εταιρεία που οδηγεί την έκρηξη των chiplet είναι η Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, η οποία ήδη κατασκευάζει τσιπ για την AMD και εκατοντάδες άλλες και προσφέρει ένα προηγμένο υπόστρωμα με βάση το πυρίτιο που ονομάζεται interposer.
Η Intel έχει αναπτύξει παρόμοια τεχνολογία, καθώς και βελτιώνει λιγότερο δαπανηρά συμβατικά πλαστικά υποστρώματα σε μια προσέγγιση που προτιμούν ορισμένοι, όπως η start-up της Silicon Valley, Eliyan. Η Intel έχει επίσης αναπτύξει νέα πρωτότυπα συσκευασίας στο πλαίσιο ενός προγράμματος του Πενταγώνου και ελπίζει να κερδίσει την υποστήριξη του νόμου CHIPs για μια νέα πιλοτική μονάδα συσκευασίας.
Αλλά οι Ηνωμένες Πολιτείες δεν έχουν σημαντικούς κατασκευαστές αυτών των υποστρωμάτων, τα οποία παράγονται κυρίως στην Ασία και εξελίσσονται από τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πλακέτας κυκλωμάτων. Πολλές αμερικανικές εταιρείες έχουν επίσης εγκαταλείψει αυτήν την επιχείρηση, μια άλλη ανησυχία ότι οι βιομηχανικοί όμιλοι ελπίζουν ότι θα τονώσει την ομοσπονδιακή χρηματοδότηση για να βοηθήσουν τους προμηθευτές σανίδων να αρχίσουν να κατασκευάζουν υποστρώματα.
Τον Μάρτιο, ο κ. Μπάιντεν εξέδωσε απόφαση ότι η προηγμένη συσκευασία και η εγχώρια παραγωγή πλακέτας κυκλωμάτων ήταν απαραίτητες για την εθνική ασφάλεια και ανακοίνωσε χρηματοδότηση 50 εκατομμυρίων δολαρίων από τον νόμο Defense Production Act για αμερικανικές και καναδικές εταιρείες σε αυτούς τους τομείς.
Ακόμη και με τέτοιες επιδοτήσεις, η συγκέντρωση όλων των στοιχείων που απαιτούνται για τη μείωση της εξάρτησης των ΗΠΑ από τις ασιατικές εταιρείες «είναι μια τεράστια πρόκληση», δήλωσε ο Andreas Olofsson, ο οποίος διεξήγαγε μια ερευνητική προσπάθεια του Υπουργείου Άμυνας στον τομέα πριν ιδρύσει μια start-up συσκευασίας που ονομάζεται Zero ASIC. «Δεν έχετε προμηθευτές. Δεν έχεις εργατικό δυναμικό. Δεν έχεις εξοπλισμό. Πρέπει να ξεκινήσεις από την αρχή».
Η Ana Swanson συνέβαλε στην αναφορά.
[ad_2]
Source link
