تراشه‌های Chiplet چیستند و چرا آینده پردازنده‌ها به طراحی چندبخشی وابسته شده است؟

با پیچیده‌تر شدن پردازنده‌ها، ساخت یک تراشه بزرگ و یکپارچه به‌مرور دشوارتر و پرهزینه‌تر می‌شود. Chiplet یا طراحی چندبخشی راهکاری است که به سازندگان اجازه می‌دهد یک پردازنده را از چند تراشه کوچک‌تر بسازند. در این مطلب از مجله لپتاپ‌سنتر بررسی می‌کنیم Chiplet چیست و چرا به یکی از مسیرهای مهم توسعه پردازنده‌ها تبدیل شده است.

Chiplet چیست و چه تفاوتی با تراشه‌های سنتی دارد؟

در معماری سنتی، بخش‌های مختلف پردازنده معمولاً روی یک قطعه سیلیکونی بزرگ یا Die قرار می‌گیرند؛ اما در طراحی Chiplet، این بخش‌ها میان چند قطعه کوچک‌تر تقسیم می‌شوند.

پردازنده چندبخشی چگونه کار می‌کند؟

در یک پردازنده Chiplet ممکن است هر بخش وظیفه مشخصی داشته باشد. برای مثال:

• یک Chiplet برای هسته‌های پردازشی
• یک Chiplet برای ورودی و خروجی
• یک Chiplet برای حافظه یا کنترلرهای مرتبط
• بخش‌هایی برای ارتباط میان اجزای مختلف

این قطعات کوچک در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و از طریق فناوری‌های ارتباطی پرسرعت مانند یک پردازنده واحد عمل می‌کنند.

چرا ساخت پردازنده‌های بزرگ دشوار شده است؟

افزایش تعداد ترانزیستورها باعث شده طراحی و تولید پردازنده‌های مدرن پیچیده‌تر شود. هرچه Die بزرگ‌تر باشد، ساخت آن نیز چالش‌های بیشتری دارد.

مشکل بازده تولید

در فرآیند تولید نیمه‌رساناها ممکن است برخی قسمت‌های ویفر دچار نقص شوند. اگر تراشه بسیار بزرگ باشد، احتمال قرار گرفتن نقص در محدوده آن افزایش پیدا می‌کند و ممکن است کل Die غیرقابل استفاده شود.

با استفاده از Chiplet می‌توان بخش‌های مختلف پردازنده را به قطعات کوچک‌تری تقسیم کرد. در نتیجه، تولید هر بخش می‌تواند بازده بیشتری داشته باشد و هزینه ساخت در برخی طراحی‌ها کاهش پیدا کند.

بیشتر بخوانید: چرا بعضی فناوری‌ها اول در محصولات گران‌قیمت ظاهر می‌شوند و بعد به گوشی‌های اقتصادی می‌رسند؟

Chiplet چگونه هزینه طراحی را کاهش می‌دهد؟

یکی از مزیت‌های مهم این معماری، امکان استفاده مجدد از بخش‌های مختلف در محصولات متفاوت است.

استفاده مجدد از Chipletها

سازنده می‌تواند یک Chiplet پردازشی را در چند محصول با پیکربندی‌های مختلف به کار ببرد و با تغییر تعداد یا نوع Chipletها، مدل‌های متفاوتی تولید کند.

این رویکرد می‌تواند زمان توسعه محصول را کاهش دهد و انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی پردازنده ایجاد کند.

نقش فناوری ساخت در معماری Chiplet چیست؟

همه بخش‌های یک پردازنده لزوماً به پیشرفته‌ترین فناوری ساخت نیاز ندارند. این موضوع یکی از دلایل مهم جذابیت طراحی چندبخشی است.

ترکیب فناوری‌های ساخت مختلف

برای مثال، هسته‌های پردازشی ممکن است به یک فرآیند ساخت بسیار پیشرفته نیاز داشته باشند، در حالی که بخش‌های ورودی و خروجی یا برخی کنترلرها می‌توانند با فناوری قدیمی‌تر ساخته شوند.

در معماری Chiplet، امکان استفاده از فناوری‌های ساخت متفاوت برای بخش‌های مختلف وجود دارد. این موضوع می‌تواند هزینه تولید را بهتر مدیریت کند.

چالش ارتباط میان Chipletها چیست؟

طراحی چندبخشی در کنار مزایا، چالش‌هایی نیز دارد. مهم‌ترین مسئله، برقراری ارتباط سریع و کم‌مصرف میان Chipletهای مختلف است.

تأخیر و مصرف انرژی

اگر ارتباط میان قطعات به‌اندازه کافی سریع نباشد، بخشی از مزیت پردازنده از بین می‌رود. به همین دلیل سازندگان به فناوری‌های پیشرفته برای اتصال و ارتباط میان Chipletها نیاز دارند.

این ارتباط باید هم پهنای باند بالا داشته باشد و هم تأخیر و مصرف انرژی را در سطح قابل قبول نگه دارد.

استانداردها چرا اهمیت دارند؟

اگر هر شرکت از روش کاملاً اختصاصی برای اتصال Chipletها استفاده کند، ترکیب قطعات مختلف دشوارتر خواهد شد.

حرکت به سمت استانداردسازی

استانداردهایی مانند UCIe با هدف ایجاد یک روش استاندارد برای ارتباط میان Chipletها توسعه یافته‌اند. چنین استانداردهایی می‌توانند زمینه را برای ساخت سیستم‌هایی فراهم کنند که در آنها قطعات مختلف، حتی در صورت تولید توسط شرکت‌های متفاوت، راحت‌تر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

این رویکرد می‌تواند اکوسیستم Chiplet را گسترده‌تر و انعطاف‌پذیرتر کند.

بیشتر بخوانید: چرا فناوری‌های جدید همیشه به معنای تجربه بهتر برای کاربر نیستند؟

آینده پردازنده‌ها به سمت طراحی ماژولار می‌رود

با افزایش نیاز به توان پردازشی در حوزه‌هایی مانند هوش مصنوعی، رایانش ابری و پردازش‌های علمی، ساخت تراشه‌های قدرتمندتر اهمیت بیشتری پیدا کرده است.

چرا Chiplet اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؟

طراحی چندبخشی می‌تواند چند مزیت را هم‌زمان در اختیار سازندگان قرار دهد:

• انعطاف‌پذیری بیشتر در طراحی
• امکان استفاده مجدد از قطعات
• مدیریت بهتر هزینه تولید
• افزایش بازده ساخت
• امکان ترکیب فناوری‌های ساخت متفاوت
• توسعه سریع‌تر محصولات جدید

البته Chiplet قرار نیست تمام مشکلات طراحی پردازنده را حل کند. ارتباط میان قطعات، مدیریت گرما، مصرف انرژی و پیچیدگی طراحی همچنان چالش‌های مهمی هستند.

در این مطلب از بخش تکنولوژی مجله لپتاپ‌سنتر دیدیم که Chiplet با تقسیم پردازنده به چند بخش کوچک‌تر، مسیر تازه‌ای برای ساخت تراشه‌های پیچیده و قدرتمند ایجاد کرده است. با پیشرفت فناوری‌های اتصال و استانداردهایی مانند UCIe، طراحی چندبخشی می‌تواند نقش مهمی در نسل‌های آینده پردازنده‌ها و سیستم‌های محاسباتی داشته باشد.