美媒：“微型芯片”不够用？“巨型芯片”正快速崛起

美国媒体最近报道说，最强大的芯片正在发挥越来越重要的作用，但它们几乎不能再被称为微芯片。

因为各行各业都需要更快更强的芯片，减少晶体管的方法正在进入瓶颈于是工程师们堆叠微芯片，最终导致了巨型芯片的迅速崛起在某些情况下，它们达到了前所未见的巨大数量

目前，大多数芯片都有硬币大小，但有些芯片实际上足够大，类似于信用卡在极端情况下，它甚至可以大到餐盘那么大

这些超级计算机不仅出现在地球上最强大的超级计算机上，也出现在日常产品上比如微软Xbox和索尼PlayStation5都是用AMD设计的产品苹果Mac Studio中的M1 Ultra也采用了这种设计方式

但是这些巨型芯片给工程师带来了挑战，因为它们在密集的电路中进行计算时会产生额外的热量虽然它们通常更环保，但它们巨大的体积也意味着它们往往需要消耗更多的能源比如英特尔的Ponte Vecchio芯片，每次计算都比较环保，但还是需要消耗600瓦的能量，这足够启动和运行吹风机了如果你问为什么巨型芯片没有用在手机上，这是限制因素之一

某种程度上，巨型芯片只是推动摩尔定律进化的一种方式英特尔的创始人戈登·摩尔曾经说过，每两年左右，芯片上的晶体管数量就会翻一番巨人芯片只是业界最新的创新产品，并承诺提供更高的效率

荷兰ASML公司实际上垄断了芯片制造设备的生产，这对于生产世界上最先进的芯片和最小的晶体管非常重要但即便如此，该公司也表示，要维持摩尔定律的运行，仅仅将芯片上的晶体管做得更小仍然不够在2021年9月给买家的演示中，ASML谈到了系统扩展的概念ASML公司的发言人证实，该公司考虑将系统扩展作为缩小微芯片选择范围工作的补充

借用一个城市的比喻，如果一个大都市不能缩小住房规模或者让交通更加环保，那么它可能别无选择，只能不断向外扩张。

包装+核心颗粒

可是，制造巨型芯片并不容易，部分原因是这意味着以纳米级的精度将每个芯片组件移动到位，并在没有微型焊枪的情况下将它们连接起来。

这在很大程度上是因为芯片行业一个长期被忽视的领域，即封装。

在传统设备中，接收和发射无线电波的芯片可以连接到其他不同的芯片进行通用计算，它们之间的连接实际上称为总线但就像它在现实世界中的地位一样，这种巴士很难在相邻的硅城之间快速运送东西作为一种替代方案，巨型芯片的新封装可以立即连接两个芯片于是，所有这些筹码都集中在一个屋檐下，不断被抬高

IBM包装改进部门前负责人，现为加州大学洛杉矶分校教授的苏·布拉曼·尼尔表示，传统的微芯片要占据几乎三分之一的空间，同时需要大量的能量将芯片的计算结果传输到其余的电路中堆叠芯片使它们之间的通信更快，因为这允许它们有许多额外的连接，就像在摩天大楼之间乘坐电梯远比穿梭于整栋大楼更快

巨型芯片和芯片之间的一个重要环节是一种全新的微芯片，叫做核心粒子它消除了许多旧电路，支持不同内核的即时消息通过进行许多简单直接的连接，这些核心可以与不同的芯片融合，形成巨型芯片伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校电气工程教授Rakesh Kumar表示，组成巨型芯片的不同内核之间的直接通信使它们能够像单个大型微处理器一样运行

英特尔最近发布的Ponte Vecchio图形处理器就是一个典型的例子每个庞特·韦奇奥由63个完全不同的核心粒子组成这些核心堆叠在最佳位置，然后挤在一起100mm2的完整空间有三个，可以装1000亿个晶体管相比之下，笔记本电脑核心上的日常芯片不到150平方毫米，大约有15亿个晶体管

采用堆叠式内核显然是英特尔处理器的发展方向，其大部分已发布但尚未上市的服务器，台式电脑和笔记本处理器都采用了这一技术英特尔高级研究员达斯·夏尔马表示，这种方法为芯片制造提供了一种全新的方法，比传统方法更快，更具成本效益

他指出，堆叠内核还允许英特尔在不增加其占地面积或整体能耗的情况下，扩展其下一代台式机和服务器芯片的效率芯片使用的能量是一个重要的设计因素，节能是行业的最高优先级之一堆叠内核允许工程师通过节省芯片各种组件通信所需的时间和精力，从当前设计中挤出额外的空间但是当效率是优先考虑的时候，核心粒子也可能被用来制造更大的微芯片，尽管它会消耗更多的能量

AMD是当今芯片技术的先驱它在处理器中提供了几个内核该公司发现，只需在其CPU的主要部分堆叠一个内存芯片，就可以显著提高其程序的运行速度

加入巨人队。

Ansys公司产品广告总监马克斯·韦南表示，虽然目前基于弹丸制造的巨型芯片数量可能很少，而且可能只用于最强大的程序，但制造它们的模式正在加速Ansys是构建人体仿真软件程序的机构，广泛应用于微芯片设计行业Ansys的大部分客户都不愿意透露姓名，但三星是其中之一Ansys发言人表示，自2019年以来，Ansys客户端采用的堆叠芯片类型增加了20倍

今年3月，一个名为通用核心互联快线的行业组织称，英特尔和AMD已经推出了自己的通用技术这项技术可以让任何使用它们的人创造出与不同制造商生产的芯片相结合的芯片该组织的成员还包括Arm，TSMC，三星以及不同的微芯片设计和制造巨头

UCIe董事长，英特尔高级研究员德本德拉·达斯·夏尔马表示，任何公司迟早都可能从其他公司购买颗粒，然后组装成他们需要的建筑芯片。

当然，这项工作需要大量不同公司的参与夏尔马博士说，UCIe及其成员将能够证明他们最终会成功但是伊利诺伊大学的Kumar博士并不确定他说，在这样一个竞争激烈的行业中，将一切标准化是一个挑战，因为必须做出妥协，并不是每个人都有友好的动机

整个行业对这项技术感兴趣的一个重要驱动因素是，越来越多的公司希望创建自己的更强大的微芯片，以支持云计算，智能手机，游戏机到汽车等所有行业Sweenan说，现在，许多大公司的几乎所有业务都是基于硅的质量

来自加州大学洛杉矶分校的Iyer博士表示，对巨型芯片的兴趣还来自于对当前硬件上人工智能和机器研究计划的强烈呼吁为了满足这种需求，一些公司采用传统的方法来制造真正巨大的微芯片比如一个叫Cerebras的初创公司，做了一种芯片，它占据了一整块硅片，有时候几十个微芯片都蚀刻在上面而其他公司都在和Al博士的工作人员一起努力，研究由核心粒子组成的AI超级芯片

从超级计算机到可穿戴设备

人们对巨型芯片的热情，预示着未来某个时候可能会超越现在的使用在这种结构中，效率比能耗或电池寿命更重要库马尔博士说，就像大都市通过快速交通项目与郊区相连一样，未来的颗粒至少可以通过新的方式在更长的距离上相连

从表面上看，这似乎没有任何意义，因为将芯片移动到更远的地方会增加它们的通信时间但它至少带来了一个令人惊讶的好处:多功能计算机系统可以通过使用与多功能电路相关的更小的芯片来构建，它甚至可能促进全新芯片的诞生

虽然巨型芯片的发展面临挑战，但目前，将微芯片拆解成更小的内核，然后重新组装成更大更强的巨型芯片，正成为不可阻挡的趋势简而言之:芯片内部的扩张才刚刚开始