蘋果發(fā)布“合二為一”芯片，華為公布“芯片疊加”的專利

昨日凌晨的蘋果春季發(fā)布會上，蘋果發(fā)布了最強的 “M1 Ultra”芯片。

在大會上，蘋果公布了 M1 Ultra 芯片很多牛逼的參數(shù)，比如：晶體管數(shù)量1140億顆；20核CPU（16 個高性能內(nèi)核和 4 個高效內(nèi)核）；最高64核GPU；32核神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎；2.5TB/s數(shù)據(jù)傳輸速率；800GB/s內(nèi)存帶寬；最高128GB統(tǒng)一內(nèi)存。

M1 Ultra 是 Apple 芯片的又一個游戲規(guī)則改變者，它將再次震撼 PC 行業(yè)。通過將兩個M1 Max 芯片與我們的 UltraFusion 封裝架構(gòu)相連接，我們能夠?qū)?Apple 芯片擴展到前所未有的新高度。

蘋果公司硬件技術(shù)高級副總裁Johny Srouji表示：“憑借其強大的CPU、龐大的 GPU、令人難以置信的神經(jīng)引擎、ProRes 硬件加速和海量統(tǒng)一內(nèi)存，M1 Ultra 完善了M1系列，成為世界上最強大、功能最強大的個人計算機芯片。”

眾所周知，要做更強大的芯片，就需要堆更多的電路，更多的晶體管，而工藝越先進(jìn)，同樣的面積就能塞進(jìn)去更多晶體管，芯片性能上限就越高，這也是為何大家追求更先進(jìn)制程的原因之一。

但在當(dāng)下的工藝技術(shù)條件下，晶體管多了，良率就會降低，良率低了，那每個芯片就會變得非常昂貴，那么如何才能在降低成本的前提下，做出超越極限的芯片呢？

蘋果的做法是采用M1 Max中隱藏的芯片互連模塊，通過UltraFushion架構(gòu)把兩塊芯片像拼拼圖一樣“合二為一”。

蘋果的“UltraFushion”其實就是Die to Die Connection，就是在芯片設(shè)計時在同一個封裝（package）里面使用多枚硅片（silicon），并且在其中設(shè)計極其高速的互聯(lián)通道，使得這兩塊硅片可以形同一塊芯片一樣共同工作。

UltraFusion使用了1萬條DTD連接，提供了高達(dá)2.5TB/s的互聯(lián)速度，它的帶寬極高、能耗極低，而且由于是數(shù)塊die共同封裝，其對良率的敏感度要遠(yuǎn)低于一塊超巨型芯片，因此DTD也被認(rèn)為是未來芯片性能發(fā)展的一條具有巨大潛力的道路。

值得一提的是，M1 Max是一個基于小芯片(Chiplet)的設(shè)計中將多個芯片堆疊在一起的芯片模塊(MCM)，其2-tile的規(guī)格使其從CPU到GPU到NPU到內(nèi)存帶寬到內(nèi)存容量，全部都是2xM1 Max的規(guī)格。

當(dāng)然這條道路也不是只有蘋果在走，AMD 早在 2017 年就引入了MCM 并且在 2019 年引入了Chiplet 設(shè)計，未來的發(fā)展趨勢是進(jìn)一步提升堆疊能力，實現(xiàn)所謂的 3D 堆疊，也就是不僅在 2D 上擴展，還要在垂直方向上擴展。

而國內(nèi)企業(yè)有同樣思路的就是華為海思了。在2021年5月份的時候，華為將“雙芯疊加”的專利進(jìn)行了公開，并表示14nm技術(shù)可以到達(dá)7nm的性能，此消息一出頓時在世界范圍內(nèi)引起熱議，得到全球的關(guān)注。簡單來講14nm與7nm之間，它們的主要差別就是在芯片面積相同的情況下，7nm可以擁有更多的晶體管數(shù)量，在性能方面自然也會有所提升。

知乎用戶@超合金彩虹糖表示，這顆M1Ultra是蘋果野心的進(jìn)一步延續(xù)，連最有錢的蘋果也轉(zhuǎn)向Chiplet了，這預(yù)示著也許未來在消費級領(lǐng)域，高性能產(chǎn)品走Chiplet這條路可以走得通。目前來看，芯片組合疊加已經(jīng)從理論變成現(xiàn)實，從芯片封裝的角度來看，逐漸從2.5D封裝走向3D封裝，芯粒(Chiplet) 將提供最佳性能和最大靈活性。臺積電、英特爾、三星、AMD等十家公司已經(jīng)行動了，聯(lián)合創(chuàng)建UCIe聯(lián)盟。（詳情：英特爾、AMD、Arm等九大企業(yè)宣布UCle開放標(biāo)準(zhǔn)，推動Chiplet發(fā)展）

UCIe聯(lián)盟創(chuàng)建的初衷是將小芯片打造成開放，互聯(lián)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)，讓不同客戶也能通過各類小芯片產(chǎn)品滿足更多的需求。

未來，以Chiplet模式集成的芯片會是一個“超級”異構(gòu)系統(tǒng)，可以帶來更多的靈活性和新的機會。

芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民曾表示，對于產(chǎn)業(yè)來說，Chiplet帶來了新的機會，在標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)層次上，Chiplet建立了新的可互操作的組件、互連協(xié)議和軟件生態(tài)系統(tǒng)；對于芯片制造與封裝來說，增設(shè)了多芯片模塊 (Multi-Chip Module，MCM) 業(yè)務(wù)，Chiplet迭代周期遠(yuǎn)低于ASIC，可提升晶圓廠和封裝廠的產(chǎn)線利用率；對于半導(dǎo)體IP來說，升級為Chiplet供應(yīng)商，可提升IP的價值且有效降低芯片客戶的設(shè)計成本；最后對于芯片設(shè)計來說，降低了大規(guī)模芯片設(shè)計的門檻。

戴偉民建議國內(nèi)企業(yè)持續(xù)推進(jìn)Chiplet量產(chǎn)和2.5D/3D封測技術(shù)開發(fā)。