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Apple(苹果公司)的 Apple Silicon 似乎将进入“Chiplet”时代——使用先进的封装技术(如台积电的新型集成 SoC 系统和 3D Fabric 技术)解决内核和内存扩展挑战。苹果明天的活动将以 Mac 为中心。但更重要的是,它将引入公司将在未来几年部署的更大的 Apple Silicon 芯片战略。所有星球大战粉丝都应该熟悉 Apple 的介绍图形。这是航天器跃升至光速的时刻。这表明苹果打算在芯片性能上超越整个行业。那么他们究竟打算如何做到这一点呢?这就是我们在本文中关注的内容。我们将首先总结,然后我们将为那些想要了解故事背后的技术的人提供详细信息。Apple 的 A 系列和 M 系列芯片是 SoC,也称为“片上系统”。其最新的 SoC 包括 CPU、GPU、神经引擎和内存,以及更多直接位于同一片硅片上的系统。然而,苹果明天几乎肯定会转向 SoIC 类型的半导体产品。SoIC 代表“集成芯片上的系统”。这项技术也被称为“Chiplet”,AMD 已经率先将Chiplet (SoIC) 技术及其 Ryzen 5000 系列 CPU 推向市场。Chiplet技术是一种封装处理器的新方法。如果您一直想知道 Apple 将如何扩展 M1 处理器上的统一内存以满足其未来专业 Mac 计算机的内存需求,那么您可以通过Chiplet技术实现这一目标。它也是通往更多内核的途径。周一,Apple 可能会推出 M1X作为Chiplet。在一个版本中,预期的 10 核 M1X 将位于 SoIC 封装中的中介层上。中介层是用于在 SoIC 的各个组件之间布线的电气接口。看看上面的专利图。图:苹果可能会进入 Apple Silicon 的Chiplet (SoIC) 时代。较小节点的制造挑战正迫使该行业向Chiplet方向发展,无论如何,晶圆产量有利于Chiplet。AMD 已经通过Chiplet CPU 实现领先于苹果和英特尔。
当 M1X 在Chiplet设计中加倍时,您可以将 GPU 和 CPU 内核加倍。如果您将四个 M 系列Chiplet放在更大的 SoIC 封装上,您就拥有了新 Mac Pro 塔式机箱所需的处理能力。但是,我们相信 Mac Pro 将采用Chiplet封装中的 M2 芯片。
彭博社的马克古尔曼一直是苹果产品未来最可靠的消息来源之一。今年 5 月,Gurman 表示新款 14 英寸和 16 英寸 MacBook Pro 将采用代号为 Jade C-Chop 和 Jade C-Die 的两款新芯片。每个将是 10 个内核(8 个高性能内核和 2 个节能内核)。这两款芯片都将提供 16 和 32 个 GPU 核心变体,以及高达 64GB 的 RAM。但这些并不是不同的芯片,而是台积电将砍掉一半的 GPU 内核,以获得更小的芯片。或者这些将是因 Apple 禁用 GPU 内核或简单地关闭良好内核而存在缺陷的分箱芯片,就像在配备 7 核 GPU 的 M1 MacBook Air 中一样。图:更小的芯片对于更好的晶圆产量来说更胜一筹。所有晶圆往往都有一小部分有缺陷或性能低下的芯片——见红色和紫色方块。当大型单片 CPU 芯片(如英特尔最近的芯片)上出现缺陷时,总晶圆产量远低于在具有更多Chiplet的晶圆上出现相同数量和类型的缺陷时。Chiplet战略将使苹果能够从每个台积电晶圆中获得最佳的芯片产量。而且“分箱”芯片仍可用于限制 M1X 性能选项,让 Apple 看起来在使用许多 CPU,而实际上它们实际上只制造一个 CPU。因此,M1X 可能有多个分装芯片变体,使 Apple 能够通过提供禁用有缺陷内核的芯片版本来最大限度地提高晶圆产量。M1X 可能有 10 核和 8 核版本,由于苹果转向台积电 5NP 工艺节点,后者的性能仍然优于 M1(P 代表 5nm 节点的性能版本)。Jade C-Chop 的变体可能带有 10、12 和 14 个 GPU 内核。我们认为 Jade C-Die 芯片是具有两个 (2x) M1X 芯片的Chiplet (SoIC) 封装。同样,Apple 可以提供禁用分档变体,以及为更大的 16 英寸 MacBook Pro 制作的版本,提供 20、24 或 28 个 GPU 内核,可能还有 16 个 CPU 内核选项。凭借全新的Chiplet (SoIC) 设计模块化,Apple 可以为市场提供看似众多的芯片和价格选择,而只需架构和制造单个 M1X 芯片。新款 MacBook 的旗舰版本可能是 Jade C-Die,它具有 20 个 CPU 内核、32 个 GPU 内核和 64 GB 统一内存。
Gurman 还写道,新的 Mac Pro 将配备名为Jade 2C-Die 和 Jade 4C-Die 的新芯片,有 20 和 40 核变体。这些代号的有趣之处在于数字 2 和 4。它们是否意味着基本 M1X 芯片的两倍和四倍?这将是最合乎逻辑的想法。但是 Jade 2C-Die 与 Jade C-Die 之间的性能差异是什么?答案可能在于芯片频率。由于 Mac Pro 的散热性能完全不同,因为外壳比所有其他类型的 Mac 电脑都要大得多,因此 Apple 可以提高 M1X 的时钟频率。另一种解释可能是 Jade 2C-Die 和 Jade 4C-Die 是基于下一代 4nm 或 3nm TSMC 工艺构建的芯片。由于下一款 Mac Pro 将于明年推出,我认为 Jade 2C-Die 和 4C-Die 不是由 M1X Chiplet构建的,而是由 M2 Chiplet构建的。这是我根据台积电 (TSMC) 4nm 节点工艺的时序做出的推测。
Apple Silicon 的新Chiplet时代很可能在明天开始。他们正在追随 AMD 的脚步,整个行业最终也必须朝这个方向发展。但想象一下,M1X 在其基本合并版本中的速度有多快,更不用说它的 10 核 CPU / 16 核 GPU 和 32GB 的统一内存。一个基本迹象是查看A-15 Bionic 相对于 A-14的速度提升,两者均采用 5nm 内核。然而,A-15 是使用 TSMC N5P 节点制造的,最终获得了比最初想象的更大的性能提升。iPhone 13 芯片比 M1 快. M1X 将受益于与 M1 相同的 TSMC N5P 节点改进。它也将比 M1 更大,晶体管数量可能增加约 30-40%。它可能会在单核性能方面产生 25-35% 的性能提升。然而,真正的性能故事是在单个芯片上使用两个 M1X Chiplet。这将使多核性能比 M1 大幅提升 200% 以上。后来随着 M2 Chiplet以 4 倍的形式出现,我们可能会看到苹果的下一代 Mac Pro 成为世界上最强大的工作站计算机。这在现在看来是可能的。
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