Չիպլետը վերափոխել է չիպերը

1965 թվականին Intel-ի համահիմնադիր Գորդոն Մուրը ձևակերպեց այն, ինչը դարձավ «Մուրի օրենքը»։ Կես դարից ավելի այն հիմք հանդիսացավ ինտեգրալ սխեմաների (IC) աշխատանքի կայուն աճի և ծախսերի նվազման համար՝ ժամանակակից թվային տեխնոլոգիաների հիմքը։ Ամփոփելով՝ չիպի վրա տրանզիստորների քանակը մոտավորապես կրկնապատկվում է յուրաքանչյուր երկու տարին մեկ։

Տարիներ շարունակ առաջընթացը հետևում էր այդ տեմպին։ Այժմ պատկերը փոխվում է։ Հետագա կրճատումը դժվարացել է. հատկանիշների չափերը նվազել են մինչև մի քանի նանոմետր։ Ինժեներները բախվում են ֆիզիկական սահմանափակումների, ավելի բարդ գործընթացային քայլերի և աճող ծախսերի։ Փոքր երկրաչափությունները նույնպես նվազեցնում են արտադրողականությունը, դժվարացնելով մեծ ծավալի արտադրությունը։ Առաջատար գործարանի կառուցումն ու շահագործումը պահանջում է հսկայական կապիտալ և փորձագիտություն։ Հետևաբար, շատերը պնդում են, որ Մուրի օրենքը կորցնում է իր ուժը։

Այդ փոփոխությունը բացել է նոր մոտեցման դուռը՝ չիպլետներ։

Չիպլետը փոքր մատրից է, որը կատարում է որոշակի գործառույթ՝ ըստ էության՝ նախկինում մեկ մոնոլիտ չիպի մի կտոր։ Մի քանի չիպլետներ մեկ փաթեթում ինտեգրելով՝ արտադրողները կարող են հավաքել ամբողջական համակարգ։

Մոնոլիտ դարաշրջանում բոլոր գործառույթները հիմնված էին մեկ մեծ մատրիցայի վրա, ուստի ցանկացած թերություն կարող էր վնասել ամբողջ չիպը: Չիպլետների դեպքում համակարգերը կառուցվում են «հայտնի լավ վիճակում գտնվող մատրիցայից» (KGD), ինչը զգալիորեն բարելավում է արտադրողականությունը և արտադրական արդյունավետությունը:

Տարբեր պրոցեսային հանգույցների վրա և տարբեր գործառույթների համար կառուցված մատրիցների հետերոգեն ինտեգրացիան չիպլետները դարձնում է հատկապես հզոր: Բարձր արդյունավետությամբ հաշվողական բլոկները կարող են օգտագործել ամենաժամանակակից հանգույցները, մինչդեռ հիշողությունը և անալոգային սխեմաները մնում են հասուն, մատչելի տեխնոլոգիաների վրա: Արդյունքը՝ ավելի բարձր արդյունավետություն՝ ավելի ցածր գնով:

Ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը հատկապես հետաքրքրված է։ Խոշոր ավտոարտադրողները օգտագործում են այս տեխնիկաները՝ ապագա ավտոմեքենաների մեջ տեղադրվող SoC-ներ մշակելու համար, որոնց զանգվածային կիրառումը նպատակ ունի 2030 թվականից հետո։ Չիպլետները թույլ են տալիս նրանց ավելի արդյունավետորեն մասշտաբավորել արհեստական ​​բանականությունը և գրաֆիկան՝ միաժամանակ բարելավելով արտադրողականությունը՝ բարձրացնելով ինչպես ավտոմոբիլային կիսահաղորդիչների կատարողականությունը, այնպես էլ ֆունկցիոնալությունը։

Որոշ ավտոմոբիլային մասեր պետք է բավարարեն խիստ ֆունկցիոնալ անվտանգության չափանիշներ և, հետևաբար, հենվեն ավելի հին, ապացուցված հանգույցների վրա: Միևնույն ժամանակ, ժամանակակից համակարգերը, ինչպիսիք են առաջադեմ վարորդական օգնական համակարգը (ADAS) և ծրագրային ապահովմամբ սահմանված տրանսպորտային միջոցները (SDV), պահանջում են շատ ավելի շատ հաշվարկային հզորություն: Չիպլետները լրացնում են այդ բացը. անվտանգության դասի միկրոկառավարիչները, մեծ հիշողությունը և հզոր արհեստական ​​բանականության արագացուցիչները համատեղելով՝ արտադրողները կարող են SoC-ները հարմարեցնել յուրաքանչյուր ավտոարտադրողի կարիքներին՝ ավելի արագ:

Այս առավելությունները տարածվում են ոչ միայն ավտոմեքենաների վրա։ Չիպլետային ճարտարապետությունները տարածվում են արհեստական ​​բանականության, հեռահաղորդակցության և այլ ոլորտներում՝ արագացնելով նորարարությունները տարբեր ոլորտներում և արագ դառնալով կիսահաղորդչային ճանապարհային քարտեզի հիմնասյուն։

Չիպլետների ինտեգրումը կախված է կոմպակտ, բարձր արագությամբ միացման մեխանիզմներից։ Հիմնական գործոնը միջանկյալ շերտն է՝ միջանկյալ շերտ, հաճախ սիլիկոն, միջանկյալ շերտ, որը միջանկյալ շերտ է, որը գտնվում է միջանկյալ սխեմայի տակ և ուղղորդում է ազդանշանները շատ նման փոքրիկ միկրոսխեմայի։ Ավելի լավ միջանկյալ սարքերը նշանակում են ավելի ամուր կապ և ավելի արագ ազդանշանների փոխանակում։

Առաջադեմ փաթեթավորումը նաև բարելավում է հզորության մատակարարումը: Մատրիցների միջև փոքրիկ մետաղական միացումների խիտ զանգվածները ապահովում են հոսանքի և տվյալների լայն ուղիներ նույնիսկ նեղ տարածքներում, հնարավորություն տալով բարձր թողունակությամբ փոխանցում՝ միաժամանակ արդյունավետորեն օգտագործելով սահմանափակ փաթեթավորման տարածքը:

Այսօրվա հիմնական մոտեցումը 2.5D ինտեգրացիան է. մի քանի մատրիցներ կողք կողքի տեղադրելը միջանկյալ սարքի վրա: Հաջորդ քայլը 3D ինտեգրացիան է, որը մատրիցները ուղղահայաց դասավորում է՝ օգտագործելով սիլիցիումային անցքեր (TSV)՝ ավելի բարձր խտություն ստանալու համար:

Մոդուլային չիպերի դիզայնի (գործառույթների և սխեմաների տեսակների տարանջատում) և եռաչափ կուտակման համադրությունը ապահովում են ավելի արագ, փոքր և էներգաարդյունավետ կիսահաղորդիչներ: Հիշողության և հաշվարկային հզորության համատեղ տեղադրումը մեծ տվյալների բազմությունների համար ապահովում է հսկայական թողունակություն, ինչը իդեալական է արհեստական ​​բանականության և այլ բարձր արդյունավետությամբ աշխատանքային բեռների համար:

Սակայն ուղղահայաց դասավորումը իր հետ բերում է մարտահրավերներ։ Ջերմությունն ավելի հեշտությամբ է կուտակվում, ինչը բարդացնում է ջերմային կառավարումը և արտադրողականությունը։ Այս խնդիրը լուծելու համար հետազոտողները մշակում են նոր փաթեթավորման մեթոդներ՝ ջերմային սահմանափակումները ավելի լավ կառավարելու համար։ Այնուամենայնիվ, թափը մեծ է. չիպլետների և եռաչափ ինտեգրման միաձուլումը լայնորեն դիտվում է որպես ճեղքող մոդել՝ պատրաստ լինելով տանել ջահը այնտեղ, որտեղ Մուրի օրենքն ավարտվում է։