小晶片不僅拯救了AMD 還有望延續摩爾定律並避免能源危機
為了讓晶片能夠更快，設計師往往需要將核心做得越來越大，但這也極大地提升了製造難度。好消息是，在 AMD 的引領下，產業正在積極擁抱「小晶片」（chiplet）設計，甚至有機會拯救摩爾定律。
在 2009 年痛苦地決定退出晶片製造業務後，該公司一直試圖扭轉命運，以重新殺入多年來被Intel主導的伺服器晶片市場。
遺憾的是，當時 AMD 高層們得出的結論是，該公司並無足夠的資源，去和 Intel 在廣泛的伺服器晶片領域展開正面競爭。
對於規模較小的 AMD 公司來說，這麼做不僅極其昂貴且困難，也無法讓該公司的伺服器晶片脫穎而出。
AMD 高級副總裁 Samuel Naffziger 回憶稱，當時他們手裡只剩下了一枚可打出去的子彈。
一番回顧和腦力激盪之後，AMD 工程師們提出了「小晶片」的設計理念，並於未來幾年成為了一種主要的晶片設計形式。
具體說來是，他們沒有嘗試將大量功能打包到一塊大矽片上，而是由四個獨立的部分來縫合出旗艦晶片。
這種新方法對 AMD 形成了巨大的推動力，Naffziger 認為這是近期行業中最偉大的工程成就之一，因為它一招化解了諸多難題。
盡管 AMD 起初是為了滿足自身需求而發明了小晶片設計方法，但透過將晶片分解成更多更小的部分，它還成功地降低了 40% 的製造成本。
「與競爭對手相比，這也讓該公司能夠輕鬆規劃一整套伺服器晶片——根據實際需要進行增減，以提供覆蓋多個性能 / 價格檔位的 SKU 。」
「更棒的是，透過向小晶片轉型，AMD 得以重複使用兩枚伺服器小晶片，並設計出成本更低、同時適用於桌機的型號，進而斬獲更豐厚的市場利潤。」
在蘇姿丰博士接管公司後，小晶片計劃讓 AMD 的營收，從 2015 年的 40 億美元、增長到了 2021 年的 164 億美元，並且有望挽救經典的摩爾定律。
「AMD 多年前取得的成就，現正成為行業的一個典範。即使競爭對手 Intel，也在規劃基於小晶片設計的產品。此外業內其它企業正商議構建一套標準，以在有朝一日允許在一個封裝中，混合並匹配來自不同供應商的矽 IP 。」
世界正以極快的增長速度來生產和處理數據，若沒有小晶片的加持，製造過程將變得過於昂貴、且難以繼續為軟體開發者提供每年所需的運算能力飛躍。
從長遠來看，那些較舊的晶片設計將消耗過多的功率，並遲早在經濟效益上變得不再切實可行。TechInsights 晶片經濟學家 Dan Hutcheson：「我們將陷入這樣一種境地——即你只能不斷購買具有相同性能和功能封裝的一個又一個盒子。」「最後只能這樣二選一——要嘛擴展建設更多的數據中心和發電廠，要麼就忍受網路和數據增長的趨緩。」
小晶片概念讓人著迷的另一個方面，是它可以延續摩爾在 1965 年撰寫的開創性論文中提出的「摩爾定律」——即隨著電晶體密度的翻番，晶片每兩年會變得更快更便宜。
與此同時，摩爾描述了將單個晶片分解成更小部分的經濟性、有朝一日會變得更有意義。混合與匹配組件的方式，將為系統設計人員提供更大的靈活性，輔以性能提升等益處。
「事實證明，用較小的功能構建大型系統可能更經濟，這些功能分別打包和互連，」摩爾寫道。「大型功能的可用性與功能設計和構造相結合，應該使大型系統的製造商能夠快速且經濟地設計和建造大量不同的設備。」
▲ 摩爾定律（PDF 截圖）
事實上，早在 1964 年，IBM 就已經在構建包含小晶片的概念系統，當時這也是實現必要運算能力的唯一方法。
幾十年來，IBM 等公司繼續沿著這條路線走下去，並將小晶片的鬆散概念，運用到了最復雜、最昂貴的超級電腦和大型機等系統。
「問題在於過去的小晶片復雜且昂貴，但近年來，廠商正努力將更多功能整合到單個矽片上。」
「除了智慧型手機 SoC，我們還在一些伺服器處理器、以及採用 Apple Silicon 的筆電 / Mac 主機上運用最新的設計。」
製造方面，隨著晶片規模的日漸提升，即使有了先進技術的加持，較大的矽片面積也會導致良率的降低。
不過 Jefferies 的研究表明，通過小晶片的靈活運用，製造商可輕鬆將伺服器晶片的尺寸，做到典型 PC 晶片的五倍大。
至於 GPU，NVIDIA、AMD 的技術路線和側重點也不盡相同。此外 Intel 高級研究員 Debendra Das Sharma 表示：「透過將記憶體也封裝到異構的單晶片系統中，SoC 還可獲得高記憶體頻寬、低延遲、低功耗等巨大收益。」
「混合匹配的小晶片，使得晶片廠商能夠為有特定需求的大客戶輕鬆定製各種矽片 IP，比如常用於 AI 運算任務的加速運算。但若一個客戶需要用於特定類型的 AI 晶片，Intel還可借助通用加速器來代替更專業的加速器。」
雖然通用互連小晶片尚未成為現實，但據幾位行業觀察家所述，新版標準可能於 2025 年前後推出。
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