美國媒體最近報(bào)道說，最強(qiáng)大的芯片正在發(fā)揮越來越重要的作用，但它們幾乎不能再被稱為微芯片。

因?yàn)楦餍懈鳂I(yè)都需要更快更強(qiáng)的芯片，減少晶體管的方法正在進(jìn)入瓶頸于是工程師們堆疊微芯片，最終導(dǎo)致了巨型芯片的迅速崛起在某些情況下，它們達(dá)到了前所未見的巨大數(shù)量

目前，大多數(shù)芯片都有硬幣大小，但有些芯片實(shí)際上足夠大，類似于信用卡在極端情況下，它甚至可以大到餐盤那么大

這些超級計(jì)算機(jī)不僅出現(xiàn)在地球上最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)上，也出現(xiàn)在日常產(chǎn)品上比如微軟Xbox和索尼PlayStation5都是用AMD設(shè)計(jì)的產(chǎn)品蘋果Mac Studio中的M1 Ultra也采用了這種設(shè)計(jì)方式

但是這些巨型芯片給工程師帶來了挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈冊诿芗碾娐分羞M(jìn)行計(jì)算時(shí)會產(chǎn)生額外的熱量雖然它們通常更環(huán)保，但它們巨大的體積也意味著它們往往需要消耗更多的能源比如英特爾的Ponte Vecchio芯片，每次計(jì)算都比較環(huán)保，但還是需要消耗600瓦的能量，這足夠啟動和運(yùn)行吹風(fēng)機(jī)了如果你問為什么巨型芯片沒有用在手機(jī)上，這是限制因素之一

某種程度上，巨型芯片只是推動摩爾定律進(jìn)化的一種方式英特爾的創(chuàng)始人戈登·摩爾曾經(jīng)說過，每兩年左右，芯片上的晶體管數(shù)量就會翻一番巨人芯片只是業(yè)界最新的創(chuàng)新產(chǎn)品，并承諾提供更高的效率

荷蘭ASML公司實(shí)際上壟斷了芯片制造設(shè)備的生產(chǎn)，這對于生產(chǎn)世界上最先進(jìn)的芯片和最小的晶體管非常重要但即便如此，該公司也表示，要維持摩爾定律的運(yùn)行，僅僅將芯片上的晶體管做得更小仍然不夠在2021年9月給買家的演示中，ASML談到了系統(tǒng)擴(kuò)展的概念A(yù)SML公司的發(fā)言人證實(shí)，該公司考慮將系統(tǒng)擴(kuò)展作為縮小微芯片選擇范圍工作的補(bǔ)充

借用一個(gè)城市的比喻，如果一個(gè)大都市不能縮小住房規(guī)模或者讓交通更加環(huán)保，那么它可能別無選擇，只能不斷向外擴(kuò)張。

包裝+核心顆粒

可是，制造巨型芯片并不容易，部分原因是這意味著以納米級的精度將每個(gè)芯片組件移動到位，并在沒有微型焊槍的情況下將它們連接起來。

這在很大程度上是因?yàn)樾酒袠I(yè)一個(gè)長期被忽視的領(lǐng)域，即封裝。

在傳統(tǒng)設(shè)備中，接收和發(fā)射無線電波的芯片可以連接到其他不同的芯片進(jìn)行通用計(jì)算，它們之間的連接實(shí)際上稱為總線但就像它在現(xiàn)實(shí)世界中的地位一樣，這種巴士很難在相鄰的硅城之間快速運(yùn)送東西作為一種替代方案，巨型芯片的新封裝可以立即連接兩個(gè)芯片于是，所有這些籌碼都集中在一個(gè)屋檐下，不斷被抬高

IBM包裝改進(jìn)部門前負(fù)責(zé)人，現(xiàn)為加州大學(xué)洛杉磯分校教授的蘇·布拉曼·尼爾表示，傳統(tǒng)的微芯片要占據(jù)幾乎三分之一的空間，同時(shí)需要大量的能量將芯片的計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)狡溆嗟碾娐分卸询B芯片使它們之間的通信更快，因?yàn)檫@允許它們有許多額外的連接，就像在摩天大樓之間乘坐電梯遠(yuǎn)比穿梭于整棟大樓更快

巨型芯片和芯片之間的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是一種全新的微芯片，叫做核心粒子它消除了許多舊電路，支持不同內(nèi)核的即時(shí)消息通過進(jìn)行許多簡單直接的連接，這些核心可以與不同的芯片融合，形成巨型芯片伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校電氣工程教授Rakesh Kumar表示，組成巨型芯片的不同內(nèi)核之間的直接通信使它們能夠像單個(gè)大型微處理器一樣運(yùn)行

英特爾最近發(fā)布的Ponte Vecchio圖形處理器就是一個(gè)典型的例子每個(gè)龐特·韋奇奧由63個(gè)完全不同的核心粒子組成這些核心堆疊在最佳位置，然后擠在一起100mm2的完整空間有三個(gè)，可以裝1000億個(gè)晶體管相比之下，筆記本電腦核心上的日常芯片不到150平方毫米，大約有15億個(gè)晶體管

采用堆疊式內(nèi)核顯然是英特爾處理器的發(fā)展方向，其大部分已發(fā)布但尚未上市的服務(wù)器，臺式電腦和筆記本處理器都采用了這一技術(shù)英特爾高級研究員達(dá)斯·夏爾馬表示，這種方法為芯片制造提供了一種全新的方法，比傳統(tǒng)方法更快，更具成本效益

他指出，堆疊內(nèi)核還允許英特爾在不增加其占地面積或整體能耗的情況下，擴(kuò)展其下一代臺式機(jī)和服務(wù)器芯片的效率芯片使用的能量是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)因素，節(jié)能是行業(yè)的最高優(yōu)先級之一堆疊內(nèi)核允許工程師通過節(jié)省芯片各種組件通信所需的時(shí)間和精力，從當(dāng)前設(shè)計(jì)中擠出額外的空間但是當(dāng)效率是優(yōu)先考慮的時(shí)候，核心粒子也可能被用來制造更大的微芯片，盡管它會消耗更多的能量

AMD是當(dāng)今芯片技術(shù)的先驅(qū)它在處理器中提供了幾個(gè)內(nèi)核該公司發(fā)現(xiàn)，只需在其CPU的主要部分堆疊一個(gè)內(nèi)存芯片，就可以顯著提高其程序的運(yùn)行速度

加入巨人隊(duì)。

Ansys公司產(chǎn)品廣告總監(jiān)馬克斯·韋南表示，雖然目前基于彈丸制造的巨型芯片數(shù)量可能很少，而且可能只用于最強(qiáng)大的程序，但制造它們的模式正在加速Ansys是構(gòu)建人體仿真軟件程序的機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于微芯片設(shè)計(jì)行業(yè)Ansys的大部分客戶都不愿意透露姓名，但三星是其中之一Ansys發(fā)言人表示，自2019年以來，Ansys客戶端采用的堆疊芯片類型增加了20倍

今年3月，一個(gè)名為通用核心互聯(lián)快線的行業(yè)組織稱，英特爾和AMD已經(jīng)推出了自己的通用技術(shù)這項(xiàng)技術(shù)可以讓任何使用它們的人創(chuàng)造出與不同制造商生產(chǎn)的芯片相結(jié)合的芯片該組織的成員還包括Arm，TSMC，三星以及不同的微芯片設(shè)計(jì)和制造巨頭

UCIe董事長，英特爾高級研究員德本德拉·達(dá)斯·夏爾馬表示，任何公司遲早都可能從其他公司購買顆粒，然后組裝成他們需要的建筑芯片。

當(dāng)然，這項(xiàng)工作需要大量不同公司的參與夏爾馬博士說，UCIe及其成員將能夠證明他們最終會成功但是伊利諾伊大學(xué)的Kumar博士并不確定他說，在這樣一個(gè)競爭激烈的行業(yè)中，將一切標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)楸仨氉龀鐾讌f(xié)，并不是每個(gè)人都有友好的動機(jī)

整個(gè)行業(yè)對這項(xiàng)技術(shù)感興趣的一個(gè)重要驅(qū)動因素是，越來越多的公司希望創(chuàng)建自己的更強(qiáng)大的微芯片，以支持云計(jì)算，智能手機(jī)，游戲機(jī)到汽車等所有行業(yè)Sweenan說，現(xiàn)在，許多大公司的幾乎所有業(yè)務(wù)都是基于硅的質(zhì)量

來自加州大學(xué)洛杉磯分校的Iyer博士表示，對巨型芯片的興趣還來自于對當(dāng)前硬件上人工智能和機(jī)器研究計(jì)劃的強(qiáng)烈呼吁為了滿足這種需求，一些公司采用傳統(tǒng)的方法來制造真正巨大的微芯片比如一個(gè)叫Cerebras的初創(chuàng)公司，做了一種芯片，它占據(jù)了一整塊硅片，有時(shí)候幾十個(gè)微芯片都蝕刻在上面而其他公司都在和Al博士的工作人員一起努力，研究由核心粒子組成的AI超級芯片

從超級計(jì)算機(jī)到可穿戴設(shè)備

人們對巨型芯片的熱情，預(yù)示著未來某個(gè)時(shí)候可能會超越現(xiàn)在的使用在這種結(jié)構(gòu)中，效率比能耗或電池壽命更重要庫馬爾博士說，就像大都市通過快速交通項(xiàng)目與郊區(qū)相連一樣，未來的顆粒至少可以通過新的方式在更長的距離上相連

從表面上看，這似乎沒有任何意義，因?yàn)閷⑿酒苿拥礁h(yuǎn)的地方會增加它們的通信時(shí)間但它至少帶來了一個(gè)令人驚訝的好處:多功能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以通過使用與多功能電路相關(guān)的更小的芯片來構(gòu)建，它甚至可能促進(jìn)全新芯片的誕生

雖然巨型芯片的發(fā)展面臨挑戰(zhàn)，但目前，將微芯片拆解成更小的內(nèi)核，然后重新組裝成更大更強(qiáng)的巨型芯片，正成為不可阻擋的趨勢簡而言之:芯片內(nèi)部的擴(kuò)張才剛剛開始