1965 жылы Intel компаниясының негізін қалаушы Гордон Мур «Мур заңы» деп аталатын нәрсені тұжырымдады. Жарты ғасырдан астам уақыт бойы ол интегралдық микросхемалардың (ИМ) өнімділігінің тұрақты өсуіне және қазіргі заманғы сандық технологияның негізі болып табылатын шығындардың төмендеуіне негізделді. Қысқасы: чиптегі транзисторлар саны екі жыл сайын шамамен екі есеге артады.
Жылдар бойы прогресс сол қарқынмен жүріп келді. Қазір жағдай өзгеріп жатыр. Одан әрі кішірею қиындай түсті; ерекшеліктердің өлшемдері бірнеше нанометрге дейін қысқарды. Инженерлер физикалық шектеулерге, күрделірек процесс кезеңдеріне және шығындардың өсуіне тап болуда. Кішігірім геометриялар өнімділікті төмендетеді, бұл үлкен көлемді өндірісті қиындатады. Жетекші фабриканы салу және пайдалану үлкен капитал мен тәжірибені қажет етеді. Сондықтан көпшілік Мур заңының күшін жоғалтып жатқанын айтады.
Бұл өзгеріс жаңа тәсілге, яғни чиплеттерге жол ашты.
Чиплет – белгілі бір функцияны орындайтын кішкентай штамп, яғни бұрын бір монолитті чип болғанның бір бөлігі. Өндірушілер бірнеше чиплеттерді бір қаптамаға біріктіру арқылы толық жүйені құрастыра алады.
Монолитті дәуірде барлық функциялар бір үлкен штампта жұмыс істейтін, сондықтан кез келген жердегі ақау бүкіл чипті істен шығаруы мүмкін еді. Чиплеттермен жүйелер «белгілі жақсы штамптан» (KGD) құрастырылады, бұл өнімділік пен өндіріс тиімділігін айтарлықтай жақсартады.
Әртүрлі процесс түйіндерінде және әртүрлі функциялар үшін жасалған матрицаларды біріктіру - гетерогенді интеграция чиплеттерді ерекше қуатты етеді. Жоғары өнімді есептеу блоктары ең жаңа түйіндерді пайдалана алады, ал жад және аналогтық схемалар жетілген, үнемді технологияларда қалады. Нәтижесі: төмен бағамен жоғары өнімділік.
Автокөлік өнеркәсібі ерекше қызығушылық танытады. Ірі автоөндірушілер бұл әдістерді болашақта көлікке арналған SoC әзірлеу үшін пайдаланып жатыр, оларды 2030 жылдан кейін жаппай енгізу көзделіп отыр. Чиплеттер оларға жасанды интеллект пен графиканы тиімдірек масштабтауға мүмкіндік береді, сонымен бірге өнімділікті арттырады, бұл автомобиль жартылай өткізгіштерінің өнімділігі мен функционалдығын арттырады.
Кейбір автомобиль бөлшектері қатаң функционалдық қауіпсіздік стандарттарына сәйкес келуі керек және осылайша ескі, дәлелденген түйіндерге сүйенуі керек. Сонымен қатар, жүргізушіге көмек көрсетудің озық жүйелері (ADAS) және бағдарламалық жасақтамамен анықталған көліктер (SDV) сияқты заманауи жүйелер әлдеқайда көп есептеуді талап етеді. Чиплеттер бұл олқылықты жояды: қауіпсіздік класындағы микроконтроллерлерді, үлкен жадты және қуатты жасанды интеллект үдеткіштерін біріктіру арқылы өндірушілер SoC-ді әрбір автоөндірушінің қажеттіліктеріне жылдамырақ бейімдей алады.
Бұл артықшылықтар автомобильдерден тысқары да бар. Чиплет архитектуралары жасанды интеллект, телекоммуникация және басқа да салаларға таралуда, салалардағы инновацияларды жеделдетеді және жартылай өткізгіш жол картасының тірегіне айналуда.
Чиплеттерді интеграциялау ықшам, жоғары жылдамдықты штамптан штампқа қосылыстарға байланысты. Негізгі мүмкіндік беретін фактор - интерпозер - штамптардың астындағы аралық қабат, көбінесе кремний, кішкентай схемалық тақта сияқты сигналдарды жібереді. Жақсы интерпозерлер тығыз байланысты және жылдам сигнал алмасуды білдіреді.
Жетілдірілген қаптама қуат беруді де жақсартады. Матрицалар арасындағы ұсақ металл қосылыстардың тығыз массивтері тіпті тар кеңістіктерде де ток пен деректер үшін кең жолдарды қамтамасыз етеді, бұл шектеулі қаптама аймағын тиімді пайдалана отырып, жоғары өткізу қабілеттілігін беруге мүмкіндік береді.
Бүгінгі таңдағы негізгі тәсіл - 2,5D интеграциясы: бірнеше матрицаны интерпозиторға қатар орналастыру. Келесі қадам - 3D интеграциясы, ол одан да жоғары тығыздық үшін кремний арқылы өтетін матрицаларды (TSV) пайдаланып матрицаларды тігінен қабаттайды.
Модульдік чип дизайнын (функциялар мен тізбек түрлерін бөлу) 3D стекингпен біріктіру жылдамырақ, кішірек және энергияны үнемдейтін жартылай өткізгіштерді береді. Жад пен есептеуді бірлесіп орналастыру үлкен деректер жиынтықтарына үлкен өткізу қабілеттілігін береді - бұл жасанды интеллект және басқа да жоғары өнімді жұмыс жүктемелері үшін өте қолайлы.
Дегенмен, тік қабаттастыру қиындықтар туғызады. Жылу оңайырақ жиналады, бұл жылуды басқаруды және өнімділікті қиындатады. Мұны шешу үшін зерттеушілер жылу шектеулерін жақсырақ шешу үшін жаңа қаптама әдістерін жетілдіруде. Соған қарамастан, серпін күшті: чиплеттердің конвергенциясы мен 3D интеграциясы Мур заңы тоқтаған жерде алауды алып жүруге дайын, бұзушы парадигма ретінде кеңінен қарастырылады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 15 қазан