Cosa sono i chiplet (e perché stanno cambiando il modo di fare i processori)

L’industria dei semiconduttori sta vivendo una rivoluzione silenziosa. I chiplet, minuscoli componenti modulari, stanno ridefinendo il modo in cui vengono progettati e prodotti i processori. Un’innovazione che promette di continuare a seguire la Legge di Moore, offrendo maggiori prestazioni, efficienza energetica e flessibilità di produzione. Ma cosa sono esattamente e come funzionano questi chiplet?

Cosa sono i chiplet e come fanno evolvere i processori

I chiplet sono piccoli componenti modulari da combinare per creare processori più grandi e potenti. Invece di produrre un unico grande chip monolitico, le aziende ora possono assemblare diversi chiplet specializzati in un singolo package, come se fossero dei mattoncini Lego hi-tech.

I chiplet e la legge di Moore

Questa novità permette all’industria dei semiconduttori di continuare a seguire la Legge di Moore. Questa “legge” deriva da una dichiarazione di Gordon Moore, uno dei co-fondatori di Intel che, mentre lavorava nella Fairchild Semiconductor nel 1965, ipotizzò il raddoppio del numero di transistor su un chip ogni due anni. Tuttavia, i chip stanno diventando sempre più piccoli e il numero di transistor sempre maggiore: ci stiamo avvicinando ai limiti fisici della miniaturizzazione. Cosa che rende il seguire la legge di Moore sempre più difficile e costoso.

Naviga in sicurezza con Nord VPN – Ottieni da questo link fino a 72% di Sconto

I chiplet offrono una soluzione elegante a questo problema. Invece di allargare le dimensioni dei die di un processore (la parte “pensante” in silicio) per aumentare il numero dei transistor, si collegano più chiplet di dimensioni minori allo stesso package (che, fra le altre cose, ha i collegamenti per collegarsi alla scheda madre). E può farlo non solamente in orizzontale, ma anche verticalmente, per ridurre la latenza e migliorare le prestazioni — come visto nella tecnologia V-Cache 3D.

Questo approccio permette non solo di aumentare il numero di transistor (e quindi la potenza) in accordo con la legge di Moore, ma anche di creare soluzioni più flessibili, meno costose e con meno scarti.

L’esempio di AMD

L’intera industria del processore sta investendo nei chiplet, un’architettura che sta dimostrando un potenziale enorme. Intel, per esempio, ha da poco annunciato una sua soluzione ottica integrata molto all’avanguardia. Ma possiamo trovare un design modulare anche nella serie EPYC 7002 e 7003 di AMD, appena annunciate ed estremamente potenti, che permettono di schematizzare bene come lavora cosa sono e come lavorano i chiplet.

Queste soluzioni basate su chiplet comprendono:

• Un modulo centrale di I/O che gestisce le comunicazioni con il resto del sistema.
• 8 chiplet di calcolo che contengono i core del processore, permettendo così di scalare la potenza da 8 a 64.
• Un’interconnessione ad alta velocità che permette ai vari componenti di comunicare efficacemente.

Questa architettura modulare consente di scalare facilmente il numero di core da poche unità a diverse decine, adattando il processore alle esigenze specifiche. Per esempio, si possono usare solo 2, 4 o 6 chiplet per ridurre i costi energetici (oltre che quelli d’acquisto).

Vantaggi dei chiplet per l’industria

L’adozione dei chiplet offre numerosi benefici per chi produce i processori:

1. Riduzione dei costi: La produzione di componenti più piccoli diminuisce gli scarti: infatti, solitamente i die rettangolari si tagliano da wafer di silicio rotondi. Minore è l’area tagliata, minori saranno gli scarti — e anche i rischi che un malfunzionamento di uno dei transistor rovini l’intero die.
2. Maggiore flessibilità: Le aziende possono creare un’intera gamma di prodotti utilizzando gli stessi componenti di base, che sono il modulo I/O e i chiplet di calcolo. In questo modo, scende il costo di sviluppo che si avrebbe nel creare diversi chip a seconda delle classi di potenza dei vari modelli di processore: basta sviluppare lo stesso chiplet, e poi aumentarne il numero di chiplet collegati al modulo I/O in base alla potenza desiderata.
3. Prestazioni superiori: La combinazione di chiplet specializzati può superare le limitazioni dei chip monolitici.
4. Efficienza energetica: L’architettura modulare permette di ottimizzare il consumo energetico.
5. Innovazione accelerata: È possibile integrare nuove tecnologie senza riprogettare l’intero chip.
6. L’approccio basato sui chiplet non solo migliora le prestazioni, ma offre anche significativi vantaggi in termini di sostenibilità.

Un recente studio ha mostrato che l’utilizzo di CPU EPYC di quarta generazione con 8 chiplet separati ha permesso di risparmiare circa 50.000 tonnellate di CO2 nel 2023, equivalenti all’impronta di carbonio annuale di un’intera azienda di semiconduttori.

Applicazioni attuali e future

La tecnologia chiplet sta già trovando applicazione in diversi ambiti. Uno dei più interessanti riguarda l’uso dei supercomputer: il più veloce al mondo, Frontier, utilizza CPU basate su chiplet per superare la barriera degli Exaflop. Ma ci sono anche diversi usi molto più “comuni” di questa tecnologia.

Un ‘esempio è quello dei data center, dove i processori basati su chiplet offrono prestazioni ed efficienza energetica superiori. I serve con CPU EPYC, per esempio, riducono il consumo del 33%. Ma l’architettura modulare viene impiegata anche per creare GPU scalabili e potenti. Senza contare l’uso per l’intelligenza artificiale: la tecnologia dei chiplet permette di integrare moduli dedicati all’AI nei processori, aumentando l’efficienza e le prestazioni.

E sempre di più vedremo questa tecnologia nei settori più disparati come l’edge computing e l’IoT, il settore Automotive e quello Telecomunicazioni, specialmente per l’infrastruttura 5G e 6G. La maggior efficienza energetica e le più elevate possibilità di specializzazione giocheranno un ruolo fondamentale per il futuro di questi settori.

Sfide e sviluppi futuri

Nonostante i numerosi vantaggi, questa tecnologia presenta anche alcune sfide per il futuro. Tra queste, l’attenzione verso la standardizzazione dell’industria, per connettere anche di aziende diverse. Per affrontare queste sfide, i principali attori dell’industria, tra cui AMD, Intel, TSMC e Samsung, stanno collaborando allo sviluppo di uno standard chiamato Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe). Questo standard mira a creare un ecosistema in cui i chiplet di diversi produttori possano essere facilmente integrati, aprendo nuove possibilità di innovazione e collaborazione nel settore.

I chiplet rappresentano un cambio di paradigma nell’industria dei semiconduttori. Questa tecnologia non solo permette di tenere i ritmi della Legge di Moore, ma offre anche una via per creare processori più potenti, versatili ed efficienti. I chiplet sono il presente e il futuro dei chip.

AMD Processore Ryzen 7 7800X3D, Tecnologia 3D VCache, 8...

• ARCHITETTURA ZEN 4: il ottimo standard per giocatori e designer; sperimentate prestazioni ed efficienza energetica con...
• CORE E 16 THREAD: il Ryzen 7 7800X3D offre frequenze ottimi (Base 4.2 GHz / Boost 5.0 GHz); l'overclocking è ovviamente...
• CARATTERISTICHE OTTIME: con un TDP di 120 W e 104 MB di cache che incorporano la tecnologia 3D V-Cache di AMD, Ryzen 7...

389,00 EUR

Acquista su Amazon

Ultimo aggiornamento 2024-08-14 / Link di affiliazione / Immagini da Amazon Product Advertising API

Rimani aggiornato seguendoci su Google News!

Seguici!