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チップレットとは|SoCとの違い・AMD・Intel・NVIDIA事例・UCIe解説

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チップレット(Chiplet)とは、特定の機能(CPU・GPU・メモリコントローラー・I-O等)を担うように設計・製造した小型の半導体ダイです。1つの大型モノリシックチップではなく、機能別に分割した複数のチップレットをパッケージ内で接続して1つのプロセッサとして動作させます。各チップレットを最適な製造プロセスで作れるため、コスト・歩留まり・設計柔軟性で有利です。

ポイント

チップレット=機能別に分割した小型ダイ。最適なプロセスノードで個別製造して統合
モノリシックSoCより歩留まり向上・コスト削減・設計再利用が可能
AMD EPYC(Zen)はCCDとcIODに分割―TSMC 5nm+GLOBALFOUNDRIES 14nmを組み合わせ
Intel Meteor LakeはCPUタイル・GPUタイル・SOCタイルを異なるプロセスで製造しEMIBで統合
UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)でメーカー間の相互接続標準化が進行

チップレットとSoCの違い

SoC(System on Chip)はCPU・GPU・メモリ・I-Oなどを1枚のシリコンダイに統合する従来の設計です。チップレットはこれらを機能別に分割して別々のダイとして製造し、パッケージ内で接続します。SoCは全機能を同一プロセスで製造するため大型ダイになり歩留まりが低下しますが、チップレットは各機能を最適なプロセスで小型ダイとして製造できるため歩留まりが高くなります。

AMDのチップレット戦略(EPYC・Ryzen)

AMDはチップレットのパイオニアです。EPYC(Zen 3/4)ではCCD(コアチップレット)とcIOD(I-Oダイ)に分割。CCDはTSMC 5nmで製造し、cIODはGLOBALFOUNDRIES 14nmで製造します。プロセッサとして最もコスト効率の高いプロセスを機能別に使い分けることで、Intelのモノリシック設計に対してコストと性能で競争力を発揮しました。

UCIe:チップレット間接続の業界標準

UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)は2022年にIntel・ARM・TSMC・Samsungなど主要企業が策定したチップレット間標準インターフェース規格です。物理レイヤーとプロトコルを標準化することで、異なるメーカーのチップレットを相互接続可能にします。PCIeのようにチップレットエコシステムを開放することが目標で、将来的にはサードパーティのチップレットを組み合わせたカスタムプロセッサが一般化すると予想されます。

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よくある質問

チップレットとは何ですか?
チップレット(Chiplet)とは、特定の機能(CPU・GPU・メモリコントローラー・I-O等)を担う小型の半導体ダイです。複数のチップレットをパッケージ内で接続して1つのプロセッサとして動作させます。各機能を最適なプロセスノードで製造できるため、コスト・歩留まり・設計柔軟性で有利です。
チップレットとSoCの違いは何ですか?
SoCは全機能を1枚のシリコンダイに統合します。チップレットは機能別に分割した複数のダイをパッケージ内で接続します。SoCはダイ内通信が最速ですが大型ダイの歩留まり低下とコスト増が課題です。チップレットは各機能を最適なプロセスで製造でき歩留まりが高く、設計の再利用も容易です。
UCIeとは何ですか?
UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)は、チップレット間の標準インターフェース規格です。Intel・ARM・TSMC・Samsungなどが策定し、異なるメーカーのチップレットを相互接続可能にします。PCIeがコンポーネント間の標準インターフェースを確立したように、UCIeはチップレットエコシステムのオープン化を目指しています。
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