小芯片不仅拯救了AMD 还有望延续摩尔定律并避免能源危机

为了让芯片能够更快，设计师往往需要将核心做得越来越大，但这也极大地提升了制造难度。好消息是，在 AMD 的引领下，行业正在积极拥抱“小芯片”（chiplet）设计。在 2009 年痛苦地决定退出芯片制造业务后，该公司一直试图扭转命运，以重新杀入多年来被英特尔主导的服务器芯片市场。

遗憾的是，当时 AMD 高管们得出的结论是，该公司并无足够的资源，去和 Intel 在广泛的服务器芯片领域展开正面竞争。

对于规模较小的 AMD 公司来说，这么做不仅极其昂贵且困难，也无法让该公司的服务器芯片脱颖而出。

AMD 高级副总裁 Samuel Naffziger 回忆称，当时他们手里只剩下了一枚可打出去的子弹。

一番回顾和头脑风暴之后，AMD 工程师们提出了“小芯片”的设计理念，并于未来几年成为了一种主要的芯片设计形式。

具体说来是，他们没有尝试将大量功能打包到一块大硅片上，而是由四个独立的部分来缝合出旗舰芯片。

这种新方法对 AMD 形成了巨大的推动力，Naffziger 认为这是近期行业中最伟大的工程成就之一，因为它一招化解了诸多难题。

尽管 AMD 起初是为了满足自身需求而发明了小芯片设计方法，但通过将芯片分解成更多更小的部分，它还成功地降低了 40% 的制造成本。

与竞争对手相比，这也让该公司能够轻松规划一整套服务器芯片 —— 根据实际需要进行增减，以提供覆盖多个性能 / 价格档位的 SKU 。

更棒的是，通过向小芯片转型，AMD 得以重复使用两枚服务器小芯片，并设计出成本更低、同时适用于台式机的型号，从而斩获更丰厚的市场利润。

在苏姿丰博士接管公司后，小芯片计划让 AMD 的营收，从 2015 年的 40 亿美元、增长到了 2021 年的 164 亿美元，并且有望挽救经典的摩尔定律。

AMD 多年前取得的成就，现正成为行业的一个典范。即使竞争对手 Intel，也在规划基于小芯片设计的产品。

此外业内其它企业正商议构建一套标准，以在有朝一日允许在一个封装中，混合并匹配来自不同供应商的硅 IP 。

世界正以极快的增长速度来生产和处理数据，若没有小芯片的加持，制造过程将变得过于昂贵、且难以继续为软件开发者提供每年所需的计算能力飞跃。

从长远来看，那些较旧的芯片设计将消耗过多的功率，并迟早在 经济 效益上变得不再切实可行。TechInsights 芯片经济学家 Dan Hutcheson：

我们将陷入这样一种境地 —— 即你只能不断购买具有相同性能和功能封装的一个又一个盒子。

最后只能这样二选一 —— 要么扩展建设更多的数据中心和发电厂，要么就忍受 互联网 和数据增长的减缓。

小芯片概念让人着迷的另一个方面，是它可以延续戈登·摩尔在 1965 年撰写的开创性论文中提出的“摩尔定律”—— 即随着晶体管密度的翻番，芯片每两年会变得更快更便宜。

与此同时，摩尔描述了将单个芯片分解成更小部分的经济性、有朝一日会变得更有意义。混合与匹配组件的方式，将为系统设计人员提供更大的灵活性，辅以性能提升等益处。

事实证明，用较小的功能构建大型系统可能更经济，这些功能分别打包和互连，”摩尔写道。

大型功能的可用性与功能设计和构造相结合，应该使大型系统的制造商能够快速且经济地设计和建造大量不同的设备。

摩尔定律（PDF 截图）

事实上，早在 1964 年，IBM 就已经在构建包含小芯片的概念系统，当时这也是实现必要计算能力的唯一方法。

几十年来，IBM 等公司继续沿着这条路线走下去，并将小芯片的松散概念，运用到了最复杂、最昂贵的超算和大型机等系统。

问题在于过去的小芯片复杂且昂贵，但近年来，厂商正努力将更多功能整合到单个硅片上。

除了智能 手机 SoC，我们还在一些服务器处理器、以及采用 Apple Silicon 的笔记本 / Mac 主机上运用最新的设计。

制造方面，随着芯片规模的日渐提升，即使有了先进工艺的加持，较大的硅片面积也会导致良率的降低。

不过 Jefferies 的研究表明，通过小芯片的灵活运用，制造商可轻松将服务器芯片的尺寸，做到典型 PC 芯片的五倍大。

至于 GPU，英伟达、AMD 的技术路线和侧重点也不尽相同。此外 Intel 高级研究员 Debendra Das Sharma 表示：

通过将内存也封装到异构的单芯片系统中，SoC 还可获得高内存带宽、低延迟、低功耗等巨大收益。

混合匹配的小芯片，使得芯片厂商能够为有特定需求的大客户轻松定制各种硅片 IP，比如常用于 AI 计算任务的加速计算。

但若一个客户需要用于特定类型的 AI 芯片，英特尔还可借助通用加速器来代替更专业的加速器。

最后，通用互连小芯片尚未成为现实，但据几位行业观察家所述，新版标准或于 2025 年前后推出。

【来源：环球网】