I chiplet: una ventata di aria fresca per l’industria dei semiconduttori

Per decenni, la capacità di calcolo dei processori è aumentata seguendo una “legge”: la famosa legge di Moore. Nonostante negli ultimi anni la velocità di aumento delle capacità di calcolo sia diminuita, AMD ha trovato un modo per continuare a innovare l’industria dei semiconduttori: i chiplet. Ce ne parla Alexander Troshin, Product Marketing Manager di AMD per EMEA.

La fine della legge di Moore?

Legge di Moore: la complessità di un microcircuito, misurata ad esempio tramite il numero di transistor per chip, raddoppia ogni 18 mesi. In altre parole, la capacità di computazione di un processore raddoppia ogni anno e mezzo.

Questa legge, che si è dimostrata vera per oltre 40 anni, negli ultimi anni ha subito un notevole arresto, spingendo l’industria dei semiconduttori a cercare nuovi metodi per aumentare le prestazioni e l’efficienza delle CPU.

In particolare, AMD ha debuttato nel 2018 con un nuovo design: la tecnologia “chiplet”. Integrata ora nei processori AMD EPYC di seconda generazione basati sull’architettura Zen 2, questa tecnologia ha portato all’industria dei semiconduttori una grande innovazione in termini di prestazioni e scalabilità.

Cosa sono i chiplet?

I chiplet, che prendono spunto da un concetto risalente al 1965, sono piccoli componenti modulari che possono essere combinati per creare un processore più prestante. Questo nuovo approccio alla costruzione dei processori consente di utilizzare unità di elaborazione più piccole invece di una unica più grande, offrendo rendimenti migliori in produzione, riducendone le perdite e di conseguenza i costi.

Il risultato? Una densità di core notevolmente superiore, maggiori prestazioni di calcolo e di memoria rispetto ai tradizionali chip monolitici.

Le capacità dei chiplet

Dato che i chiplet consentono di comporre il processore il maniera modulare, è possibile scalare dinamicamente il numero di core e ottimizzare di conseguenza i costi. Ad esempio, nelle serie EPYC 7002 e 7003 è presente un modulo centrale di I/O circondato da un massimo di 8 chiplet di calcolo: se il numero di core non richiede l’utilizzo di tutti e 8 chiplet, i clienti possono non pagare i chiplet inutilizzati.

La natura modulare dei processori consente ad AMD di ridurre notevolmente i costi di produzione, dato che bisogna produrre solamente due componenti per realizzare un intero stack di prodotti da 8 a 64 core: il modulo di I/O e il chiplet di calcolo. In confronto, la realizzazione dello stesso stack su una tecnologia monolitica richiederebbe probabilmente la produzione di 4 o 5 dispositivi diversi.

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I chiplet possono inoltre essere sostituiti per soddisfare ogni esigenza. Ad esempio, è possibile sostituire un chiplet di calcolo x86 con uno progettato specificamente come acceleratore AI, motore di offload di rete o qualsiasi altro dispositivo dedicato, offrendo le capacità richieste senza compromettere i requisiti di calcolo fondamentali.

Le capacità dei chiplet non si fermano qui. Infatti, per aumentare ancora di più le prestazioni, è possibile utilizzare un altro meccanismo di packaging, il cosiddetto “die stacking“, che permette di disporre i moduli verticalmente l’uno sull’altro, anziché distribuirli nello stesso package con interconnessioni più lunghe tra di loro, riducendo la latenza e migliorando le prestazioni.

Cosa ci attende in futuro?

La tecnologia a chiplet stanno diventando ora la norma nel settore, dato che i processori monolitici non riescono più a fornire le innovazioni richieste dall’incessante corsa a supercomputer sempre più potenti.

I chiplet se la stanno cavando bene nell’industria dei supercomputer: Frontier, il supercomputer più veloce al mondo, è stato progettato con una CPU basata su chiplet che gli ha permesso di essere il primo a superare la barriera degli Exaflop. Inoltre, il futuro El Capitan utilizzerà CPU e GPU basate su chiplet e si prevede che supererà i 2 Exaflop. Ma non solo supercomputer. I chiplet alimentano già le tecnologie che utilizziamo tutti i giorni, come nelle schede grafiche.

Qual è il prossimo passo? Molti dei maggiori produttori di chip, tra cui AMD, stanno supportando un nuovo standard per connettere i chiplet prodotti da aziende diverse. L’”Universal Chiplet Interconnect Express” (UCIe) potrebbe rimodellare i nuovi progetti di chipset, consentendo ai produttori di combinare il silicio di diversi fornitori all’interno di un’unica soluzione.

Per maggiori informazioni sui prodotti di AMD, vi invitiamo a visitare il sito web ufficiale.

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