Chiplet的出現離不開哪些原因？

異構與高速互聯共同塑造Chiplet的里程碑。

1.計算機系統的異構、集成程度越來越高

為了便于理解產業界為何一定要選擇 Chiplet，本報告從計算機體系結構的角度出發，本 報告將首先理清計算機體系結構的一個重要發展思路——異構計算。如同現代經濟系統 一樣，現代經濟系統為了追求更高的產出效率，產生了極為龐大且復雜的產業分工體系， 計算機系統的再分工就是異構計算。GPU、DPU 的出現就是為了彌補 CPU 在圖形計 算、數據處理等方面的不足，讓 CPU 能夠專注于邏輯的判斷與執行，這就是計算機系 統（System）。精細化的分工也使得整個體系變得龐大，小型計算設備中只能將不同的 芯片集成到一顆芯片上，組成了 SoC（System on Chip）。

伴隨著計算機在人類現代生活中承擔越來越多的處理工作，計算機體系結構的異構趨勢 會愈發明顯，需要的芯片面積也會越來越大，同時也需要如電源管理 IC 等芯片與邏輯 芯片異質集成，而 SoC 作為一顆單獨的芯片，其面積和加工方式卻是受限的，所以 SoC 并不是異構的終極解決方案。

2.芯片間的數據通路帶寬、延遲問題得到了產業界的解決

芯片的工作是執行指令，處理數據，芯片間的互聯需要巨大的帶寬和超低的延時。既然 單顆芯片的面積不能無限增加，將一顆芯片拆解為多顆芯片，分開制造再封裝到一起是 一個很自然的想法。芯片間的互聯需要構建強大的數據通路，即超高的頻率、超大的帶 寬、超低的延時，以臺積電 CoWoS 技術為代表的先進封裝技術也使之得到了解決。

2022 年 3 月，Apple 發布了 M1 Ultra 芯片，其采用了 UltraFusion 封裝架構，通過兩 枚 M1 Max 晶粒的內部互連。架構上，M1 Ultra 采用了 20 核中央處理器，由 16 個高 性能核心和 4 個高能效核心組成。與市面上功耗范圍相近的 16 核 CPU 芯片相比，M1 Ultra 的性能高出 90%。兩顆 M1 Max 的高速互聯是蘋果芯片實現領先的關鍵，蘋果的 UltraFusion 架構利用硅中介層來連接多枚芯片，可同時傳輸超過 10,000 個信號，從 而實現高達 2.5TB/s 低延遲處理器互聯帶寬。

AMD 為緩解“存儲墻”問題，在其 Zen 3 架構的銳龍 7 5800X3D 臺式處理器率先采用 3D 堆疊 L3 高速緩存，使 CPU 可訪問高達 96MB L3 級高速緩存，大幅提升芯片運算 效率。

3.異構集成+高速互聯塑造了 Chiplet 這一芯片屆的里程碑

綜上，Chiplet 本身并非技術突破，而是多項技術迭代進步所共同塑造的里程碑，芯片龍 頭企業仍擁有話語權；因此，Chiplet 技術短期內并不會給行業帶來太多直接的影響和 變化，但長期來看必將改變全球集成電路行業生態。同時，由于 Chiplet 在設計、制造、 封裝等多個環節具備成熟的技術支撐，其推進也將十分迅速。