Die Vision wird real KI gibt Chiplets Schwung

Die Vision: Statt monolithisch zu integrieren, lassen sich künftig komplexe Funktionen aus Chiplets zusammen setzen, die in den für sie jeweils optimalen Prozesstechniken gefertigt werden.
Die Vision: Statt monolithisch zu integrieren, lassen sich künftig komplexe Funktionen aus Chiplets zusammen setzen, die in den für sie jeweils optimalen Prozesstechniken gefertigt werden.

Komplexe ICs nicht monolithisch sondern über standardisierte Chiplets aufzubauen, wird das Chipdesign revolutionieren, wie Netronome-Director Bapi Vinnakota hier erklärt.

Markt&Technik: Chiplets sind zwar noch eine Vision, aber derzeit in aller Munde. Was ist der Grund für das plötzliche Interesse?

Bapi Vinnakota, Director fürs Silicon Architecture Program Management von Netronome: Chiplets sind eine Alternative zur monolithischen Integration, also zu der Strategie, so viele verschiedene Funktionen wie möglich auf ein einziges Stück Silizium, auch Die genannt, zu integrieren. Solange Moore´s Law noch voll gegolten hat, war es wirtschaftlich sinnvoll, die Strategie der monolithischen Hochintegration zu folgen. Nun scheint Moore´s Law aber immer mehr von seiner ursprünglichen Gültigkeit zu verlieren.

Zusätzlich kommt jetzt hinzu, dass neue funktionale Anforderungen dem Interesse an Chiplets sowohl für den Einsatz in Datenzentren als auch in Konsumgütern einen neuen Anstoß geben. In Datenzentren halten Machine-Learning und die massive Verarbeitung von Bildern und Video Einzug. Die daraus resultierenden steigenden Anforderungen an die Rechenleistung können General-Purpose-CPUs nicht mehr bewältigen. All die dazu erforderlichen Funktionen auf einem Stück Silizium unterzubringen funktioniert nicht mehr. Sie würden sehr groß ausfallen, was sie wirtschaftlich wenig sinnvoll machen würde. Außerdem setzt die Größe des möglichen Belichtungsfensters der Lithografiegeräte eine technische Grenze. Die Chiplets sollen eine Alternative bieten, die den großen Vorzug hat, mit den heute bestehenden Fertigungsprozessen für monolithische Dies kompatibel zu sein.

Was ist der Unterschied zu herkömmlichen Multichip-Modulen?

Die Dies auf den MCMs kommunizieren ganz anders, als dies die Chiplets untereinander tun werden. In MCMs tauschen die Dies die Daten ganz konventionell so aus, wie es zwischen den gehäusten Chips üblich ist. Ein MCM ist aus dieser Sicht eine Leiterplatte, die auf Gehäusegröße geschrumpft wurde.

Auf den Dies selber geschieht die Kommunikation zwischen den Funktionsblöcken allerdings um den Faktor 10.000 schneller als zwischen den Dies der MCMs. Daran ändert die Verkleinerung aufs MCM-Format nichts. Das will der Chiplets-Ansatz deutlich verbessern. Das Ziel der neuen Interface-Techniken besteht darin, dass die Kommunikation zwischen den Chiplets nicht um den Faktor 10.000, sondern nur noch rund zehnmal langsamer als auf den Dies selber abläuft. Das wäre eine Verbesserung um den Faktor 1000 und käme der Performance auf monolithisch integrierten ICs schon sehr nahe. Die Chiplets können also als „logisch integriert“ betrachtet werden, genauso wie die unterschiedlichen funktionalen Blöcke auf einem monolithisch integrieren Die.