„Opakowanie” to sposób, w jaki Apple dodaje moc do M1 Ultra

Sposób łączenia chipa komputerowego z innymi komponentami może prowadzić do dużego wzrostu wydajności.

Nowe chipy Apple M1 Ultra wykorzystywać postępy w rodzaju wytwarzania chipów zwanego „opakowaniem”. UltraFusion firmy, nazwa jej technologia pakowania, łączy dwa chipy M1 Max z 10 000 przewodami, które mogą przenosić 2,5 terabajta danych na druga. Proces ten jest częścią rosnącej rewolucji w pakowaniu chipów.

„Zaawansowane opakowania to ważny i rozwijający się obszar mikroelektroniki” Janos Veres, dyrektor ds. inżynierii w NextFlex, konsorcjum, które pracuje nad rozwojem produkcji drukowanej, elastycznej elektroniki, powiedział Lifewire w rozmowie e-mailowej. „Zazwyczaj chodzi o integrację różnych komponentów na poziomie matrycy, takich jak analogowe, cyfrowe, a nawet optoelektroniczne „chiplety” w złożonym pakiecie”.

Kanapka z Chipsami

Firma Apple zbudowała swój nowy chip M1 Ultra, łącząc dwa chipy M1 Max przy użyciu UltraFusion, niestandardowej metody pakowania.

Zazwyczaj producenci chipów zwiększają wydajność, łącząc dwa chipy za pośrednictwem płyty głównej, co zazwyczaj przynosi znaczące kompromisy, w tym zwiększone opóźnienie, zmniejszoną przepustowość i zwiększoną moc konsumpcja. Firma Apple zastosowała inne podejście, wprowadzając UltraFusion, który wykorzystuje krzemowy łącznik, który łączy chipy w ponad 10 000 sygnałów, zapewniając zwiększoną 2,5 TB/s niską latencję, międzyprocesorową przepustowość łącza.

Dzięki tej technice M1 Ultra zachowuje się i jest rozpoznawany przez oprogramowanie jako jeden chip, dzięki czemu programiści nie muszą przepisywać kodu, aby skorzystać z jego wydajności.

„Łącząc dwie matryce M1 Max z naszą architekturą opakowań UltraFusion, jesteśmy w stanie skalować krzem Apple do niespotykanych dotąd poziomów” Johny Srouji, starszy wiceprezes Apple ds. technologii sprzętowych, powiedział w komunikacie prasowym. „Dzięki potężnemu procesorowi, potężnemu procesorowi graficznemu, niesamowitemu silnikowi neuronowemu, akceleracji sprzętowej ProRes i ogromnej ilości zunifikowanej pamięci, M1 Ultra uzupełnia rodzinę M1 jako najpotężniejszy i najpotężniejszy na świecie czip do użytku osobistego komputer."

Dzięki nowej konstrukcji obudowy M1 Ultra jest wyposażony w 20-rdzeniowy procesor z 16 wysokowydajnymi rdzeniami i czterema wysokowydajnymi rdzeniami. Apple twierdzi, że chip zapewnia o 90% wyższą wydajność wielowątkową niż najszybszy dostępny 16-rdzeniowy chip do komputerów stacjonarnych przy tej samej obudowie mocy.

Nowy chip jest też wydajniejszy niż jego konkurenci, twierdzi Apple. M1 Ultra osiąga szczytową wydajność układu PC, zużywając 100 watów mniej, co oznacza mniejsze zużycie energii i cichą pracę wentylatorów, nawet w przypadku wymagających aplikacji.

Moc w liczbach

Apple nie jest jedyną firmą badającą nowe sposoby pakowania chipów. AMD ujawniony na Computex 2021 technologia pakowania, która układa małe żetony jeden na drugim, nazywana opakowaniami 3D. Pierwsze chipy wykorzystujące tę technologię będą chipy do gier Ryzen 7 5800X3D spodziewane jeszcze w tym roku. Podejście AMD, zwane 3D V-Cache, łączy szybkie układy pamięci w kompleks procesorów, zapewniając 15% wzrost wydajności.

Innowacje w opakowaniach chipów mogą doprowadzić do powstania nowych rodzajów gadżetów, które będą bardziej płaskie i bardziej elastyczne niż te obecnie dostępne. Jednym z obszarów, w którym obserwuje się postęp, są płytki obwodów drukowanych (PCB), powiedział Veres. Przecięcie zaawansowanego pakowania i zaawansowanej płytki drukowanej może prowadzić do płytek PCB „opakowania na poziomie systemu” z wbudowanymi komponentami, eliminując elementy dyskretne, takie jak rezystory i kondensatory.

Nowe techniki wytwarzania chipów doprowadzą do „płaskiej elektroniki, elektroniki origami i elektroniki, którą można zmiażdżyć i pokruszyć” – powiedział Veres. „Ostatecznym celem będzie całkowite wyeliminowanie rozróżnienia między pakietem, płytką drukowaną i systemem”.

Nowe techniki pakowania chipów łączą różne elementy półprzewodnikowe z częściami pasywnymi, Tobias Gotschke, Senior Project Manager New Venture w firmie SCHOTT, która produkuje komponenty płytek drukowanych, powiedział w e-mailowym wywiadzie dla Lifewire. Takie podejście może zmniejszyć rozmiar systemu, zwiększyć wydajność, obsłużyć duże obciążenia termiczne i obniżyć koszty.

SCHOTT sprzedaje materiały, które umożliwiają produkcję szklanych płytek drukowanych. „Umożliwi to uzyskanie wydajniejszych pakietów o większej wydajności i węższych tolerancjach produkcyjnych, a także zaowocuje mniejszymi, przyjaznymi dla środowiska chipami o zmniejszonym zużyciu energii” – powiedział Gotschke.