小晶片(Chiplet)是指為負責特定功能(CPU、GPU、記憶體控制器、I-O等)而設計、製造的小型半導體晶粒。不是做成1顆大型單晶片,而是將依功能分割的多顆小晶片在封裝內連接,作為1顆處理器運作。由於每個小晶片都能以最適製程製造,在成本、良率與設計彈性上都較有利。
本文重點
小晶片=依功能分割的小型晶粒,以最適製程節點個別製造後再整合
與單晶片SoC相比,可提升良率、降低成本並重複利用設計
AMD EPYC(Zen)分割為CCD與cIOD—結合台積電(TSMC)5nm+格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)14nm
Intel Meteor Lake以不同製程製造CPU tile、GPU tile、SOC tile,並以EMIB整合
透過UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express),跨廠商的互連標準化正在推進
小晶片與SoC的差異
SoC(System on Chip)是將CPU、GPU、記憶體、I-O等整合在1片矽晶粒上的傳統設計。小晶片則是將這些依功能分割,作為各自獨立的晶粒製造,再於封裝內連接。SoC以同一製程製造所有功能,晶粒尺寸大、良率較低;小晶片則能讓各功能以最適製程製成小型晶粒,因此良率較高。
AMD的小晶片策略(EPYC・Ryzen)
超微(AMD)是小晶片的先驅。EPYC(Zen 3/4)分割為CCD(核心小晶片)與cIOD(I-O晶粒)。CCD以台積電(TSMC)5nm製造,cIOD則以格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)14nm製造。藉由依功能選用對處理器而言成本效益最高的製程,在成本與效能上對英特爾(Intel)的單晶片設計展現出競爭力。
UCIe:小晶片互連的業界標準
UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)是2022年由英特爾(Intel)、安謀(ARM)、台積電(TSMC)、三星(Samsung)等主要企業制定的小晶片間標準介面規格。透過將實體層與協定標準化,讓不同廠商的小晶片能夠互相連接。目標是像PCIe一樣開放小晶片生態系,預期未來組合第三方小晶片的客製化處理器將會普及。