Què són els chiplets de CPU?

Històricament, les CPU han augmentat ràpidament el rendiment d'acord amb la informal "Llei de Moore". La llei de Moore és una observació que el nombre de transistors en els processadors, i per tant la potència de processament dels processadors, es duplica aproximadament cada dos anys.

La llei de Moore es va mantenir força constant durant dècades des que es va plantejar per primera vegada l'any 1965, principalment a causa del fet que els fabricants de processadors van fer avenços continus en quant de petits podrien fer els transistors. La reducció de la mida del transistor del processador augmenta el rendiment perquè més transistors poden encaixar en un espai més petit i perquè els components més petits són més eficients energèticament.

La llei de Moore ha mort

Tanmateix, de manera realista, la llei de Moore no s'havia de mantenir per sempre, ja que cada cop és més difícil reduir els components com més petits es fan. Des del 2010, a l'escala de 14 i 10 nanòmetres, és a dir, 10 mil milions de parts d'un metre, els fabricants de processadors han començat a trobar-se al límit del que és físicament possible. Els fabricants de processadors han lluitat realment per continuar reduint la mida del procés per sota dels 10 nm, tot i que a partir del 2020 hi ha uns xips de 7 nm disponibles i els xips de 5 nm estan en fase de disseny.

Per combatre la manca de contracció del procés, els fabricants de processadors han hagut d'utilitzar altres mètodes per continuar augmentant el rendiment del processador. Un d'aquests mètodes és simplement fer processadors més grans.

Rendiment

Un dels problemes amb la creació d'un processador increïblement complex com aquest és que el rendiment del procés no és del 100%. Alguns dels processadors que es fabriquen són simplement defectuosos quan es fabriquen i s'han de llençar. Quan es fa un processador més gran, l'àrea més gran significa que hi ha més possibilitats que cada xip tingui un defecte que requereixi que sigui llençat.

Els processadors es fabriquen per lots, amb molts processadors en una sola hòstia de silici. Per exemple, si aquestes hòsties contenen 20 errors cadascuna de mitjana, s'hauran de llençar uns 20 processadors per hòstia. Amb un disseny de CPU petit podria haver-hi, per exemple, un centenar de processadors en una sola hòstia; perdre 20 no és genial, però un rendiment del 80% hauria de ser rendible. Amb un disseny més gran, però, no podeu encaixar tants processadors en una sola hòstia, amb potser només 50 processadors més grans encaixats en una hòstia. Perdre 20 d'aquests 50 és molt més dolorós i és molt menys probable que sigui rendible.

Nota: els valors d'aquest exemple només s'utilitzen amb finalitats de demostració i no són necessàriament representatius dels rendiments del món real.

Xiplets

Per combatre aquest problema, els fabricants de processadors han separat algunes de les funcionalitats i components en un o més xips separats, tot i que es mantenen en el mateix paquet general. Aquests xips separats són més petits del que seria un sol xip monolític i es coneixen com "Chiplets".

Cada xiplet individual ni tan sols necessita utilitzar el mateix node de procés. És totalment possible tenir chiplets basats en 7 nm i 14 nm en el mateix paquet global. L'ús d'un node de procés diferent pot ajudar a estalviar costos, ja que és més fàcil fer nodes més grans i els rendiments són generalment més alts ja que la tecnologia és menys avantguardista.

Consell: Node de procés és el terme utilitzat per referir-se a l'escala dels transistors que s'utilitzen.

Per exemple, a les CPU del servidor EPYC de segona generació d'AMD, els nuclis del processador de la CPU es divideixen en vuit xips separats, cadascun utilitzant el node del processador de 7 nm. També s'utilitza un chiplet de node de 14 nm independent per processar l'E/S, o l'entrada/sortida dels chiplets i el paquet general de la CPU.

Intel està dissenyant algunes de les seves futures CPU per tenir dos xips de processador de CPU separats, cadascun dels quals s'executa en un node de procés diferent. La idea és que el node de rebost més antic es pugui utilitzar per a tasques amb requisits d'energia més baixos, mentre que els nuclis de CPU de nodes més petits es poden utilitzar quan es necessita el màxim rendiment. El disseny que utilitza un node de processament dividit serà especialment útil per a Intel, que ha lluitat per aconseguir rendiments acceptables per al seu procés de 10 nm.