У 1965 годзе сузаснавальнік Intel Гордан Мур сфармуляваў тое, што стала «законам Мура». На працягу больш за паўстагоддзя ён ляжаў у аснове стабільнага росту прадукцыйнасці інтэгральных схем (ІС) і зніжэння выдаткаў — асновы сучасных лічбавых тэхналогій. Карацей кажучы: колькасць транзістараў на чыпе прыкладна падвойваецца кожныя два гады.
Гадамі прагрэс ішоў па гэтым рытме. Цяпер карціна змяняецца. Далейшае скарачэнне стала складаным; памеры элементаў скараціліся да некалькіх нанаметраў. Інжынеры сутыкаюцца з фізічнымі абмежаваннямі, больш складанымі этапамі працэсу і ростам выдаткаў. Меншыя геаметрычныя памеры таксама зніжаюць прыбытак, што ўскладняе вытворчасць вялікіх аб'ёмаў. Стварэнне і эксплуатацыя перадавой вытворчасці патрабуе велізарнага капіталу і вопыту. Таму многія сцвярджаюць, што закон Мура губляе абароты.
Гэты зрух адкрыў дзверы для новага падыходу: чыплетаў.
Чыплет — гэта невялікі крышталь, які выконвае пэўную функцыю, па сутнасці, фрагмент таго, што раней было адным маналітным чыпам. Інтэгруючы некалькі чыплетаў у адзін корпус, вытворцы могуць сабраць поўную сістэму.
У маналітную эпоху ўсе функцыі знаходзіліся на адным вялікім крышталі, таму любы дэфект мог пашкодзіць увесь чып. З чыплетамі сістэмы будуюцца з «вядома добрага крышталя» (KGD), што значна павышае прыбытак і эфектыўнасць вытворчасці.
Гетэрагенная інтэграцыя — спалучэнне крышталяў, пабудаваных на розных вузлах працэсу і для розных функцый — робіць чыплеты асабліва магутнымі. Высокапрадукцыйныя вылічальныя блокі могуць выкарыстоўваць найноўшыя вузлы, у той час як памяць і аналагавыя схемы застаюцца на развітых, эканамічна эфектыўных тэхналогіях. Вынік: больш высокая прадукцыйнасць пры меншых выдатках.
Аўтамабільная прамысловасць асабліва зацікаўлена. Буйныя аўтавытворцы выкарыстоўваюць гэтыя метады для распрацоўкі будучых аўтамабільных сістэм на кінематаграфічным узроўні (SoC), масавае ўкараненне якіх запланавана на перыяд пасля 2030 года. Чыплеты дазваляюць ім больш эфектыўна маштабаваць штучны інтэлект і графіку, адначасова павялічваючы прыбытак, павялічваючы як прадукцыйнасць, так і функцыянальнасць аўтамабільных паўправаднікоў.
Некаторыя аўтамабільныя дэталі павінны адпавядаць строгім стандартам функцыянальнай бяспекі і таму абапіраюцца на старыя, правераныя вузлы. Тым часам сучасныя сістэмы, такія як пашыраныя сістэмы дапамогі кіроўцу (ADAS) і праграмна-вызначаныя транспартныя сродкі (SDV), патрабуюць значна больш вылічальнай магутнасці. Чыплеты пераадольваюць гэты прабел: спалучаючы мікракантролеры класа бяспекі, вялікую памяць і магутныя паскаральнікі штучнага інтэлекту, вытворцы могуць хутчэй адаптаваць SoC да патрэб кожнага аўтавытворцы.
Гэтыя перавагі выходзяць за рамкі аўтамабіляў. Чыплетныя архітэктуры распаўсюджваюцца на штучны інтэлект, тэлекамунікацыі і іншыя сферы, паскараючы інавацыі ў розных галінах прамысловасці і хутка становячыся апорай паўправадніковай дарожнай карты.
Інтэграцыя чыплетаў залежыць ад кампактных, хуткасных злучэнняў паміж крышталямі. Ключавым элементам з'яўляецца інтэрпазер — прамежкавы пласт, часта крэмніевы, пад крышталямі, які накіроўвае сігналы падобна малюсенькай друкаванай плаце. Лепшыя інтэрпазеры азначаюць больш цесную сувязь і больш хуткі абмен сігналамі.
Палепшаная ўпакоўка таксама паляпшае падачу энергіі. Шчыльныя масівы дробных металічных злучэнняў паміж крышталямі забяспечваюць дастаткова шляхоў для току і дадзеных нават у цесных прасторах, што дазваляе перадаваць інфармацыю з высокай прапускной здольнасцю пры эфектыўнай выкарыстанні абмежаванай плошчы корпуса.
Сённяшнім распаўсюджаным падыходам з'яўляецца 2,5D-інтэграцыя: размяшчэнне некалькіх крышталяў побач на прамежкавым элементе. Наступны крок — 3D-інтэграцыя, пры якой крышталі размяшчаюцца вертыкальна з выкарыстаннем скразных крэмніевых пераходных адтулін (TSV) для яшчэ большай шчыльнасці.
Спалучэнне модульнай канструкцыі крышталяў (падзел функцый і тыпаў схем) з трохмерным стэкаваннем дазваляе ствараць больш хуткія, меншыя і больш энергаэфектыўныя паўправаднікі. Сумеснае размяшчэнне памяці і вылічэнняў забяспечвае велізарную прапускную здольнасць для вялікіх набораў дадзеных — ідэальна падыходзіць для штучнага інтэлекту і іншых высокапрадукцыйных задач.
Аднак вертыкальнае кладанне стварае праблемы. Цяпло назапашваецца лягчэй, што ўскладняе кіраванне тэмпературай і выхад. Каб вырашыць гэтую праблему, даследчыкі распрацоўваюць новыя метады ўпакоўкі для лепшага спраўляння з тэмпературнымі абмежаваннямі. Тым не менш, імпульс моцны: збліжэнне чыплетаў і трохмернай інтэграцыі шырока разглядаецца як рэвалюцыйная парадыгма, гатовая пранесці факел там, дзе заканчваецца закон Мура.
Час публікацыі: 15 кастрычніка 2025 г.