«Упаковка» — це те, як Apple додає потужності до M1 Ultra

Сполучення комп’ютерного чіпа з іншими компонентами може призвести до значного підвищення продуктивності.

Нові чіпи Apple M1 Ultra використовувати досягнення у виді виробництва чіпів, який називається «упаковкою». Компанія UltraFusion, назва її технологія пакування, з’єднує два мікросхеми M1 Max з 10 000 проводів, які можуть переносити 2,5 терабайти даних на другий. Цей процес є частиною зростаючої революції в упаковці чіпсів.

«Удосконалена упаковка є важливою та новою сферою мікроелектроніки», Янош Верес, директор з інженерії NextFlex, консорціуму, який працює над виробництвом друкованої гнучкої електроніки, сказав Lifewire в інтерв'ю електронною поштою. «Як правило, йдеться про інтеграцію різних компонентів рівня матриці, таких як аналогові, цифрові чи навіть оптоелектронні «чіплети» в складний пакет».

Сендвіч із чіпсами

Apple створила свій новий чіп M1 Ultra, об’єднавши два мікросхеми M1 Max за допомогою UltraFusion, спеціального методу упаковки.

Зазвичай виробники мікросхем підвищують продуктивність, підключаючи два мікросхеми через материнську плату, що зазвичай приносить значні компроміси, включаючи збільшення затримки, зменшення пропускної здатності та збільшення потужності споживання. Apple застосувала інший підхід до UltraFusion, який використовує силіконовий інтерпозер, який з’єднує мікросхеми через понад 10 000 сигналів, забезпечуючи збільшення 2,5 ТБ/с з низькою затримкою, міжпроцесорний пропускна здатність.

Ця техніка дозволяє M1 Ultra вести себе та розпізнаватися програмним забезпеченням як один чіп, тому розробникам не потрібно переписувати код, щоб скористатися перевагами його продуктивності.

«З’єднавши два матриці M1 Max з нашою архітектурою упаковки UltraFusion, ми зможемо підняти Apple silicon до безпрецедентних нових висот», Джоні Сруджі, сказав старший віце-президент Apple з апаратних технологій у прес-релізі. «З його потужним процесором, масивним графічним процесором, неймовірною нейронною системою, апаратним прискоренням ProRes та величезною кількістю уніфікована пам'ять, M1 Ultra доповнює сімейство M1 як найпотужніший і найпотужніший у світі чіп для персонального комп'ютер».

Завдяки новому дизайну упаковки M1 Ultra оснащений 20-ядерним процесором з 16 високопродуктивними ядрами і чотирма високоефективними ядрами. Apple стверджує, що чіп забезпечує на 90 відсотків вищу багатопотокову продуктивність, ніж найшвидший доступний 16-ядерний чіп для настільного ПК в тому ж діапазоні потужності.

Новий чіп також ефективніший, ніж його конкуренти, стверджує Apple. M1 Ultra досягає максимальної продуктивності чіпа ПК, використовуючи на 100 Вт менше, тобто споживає менше енергії, а вентилятори працюють тихо навіть із вимогливими додатками.

Сила в цифрах

Apple — не єдина компанія, яка вивчає нові способи упаковки чіпів. AMD представлений на Computex 2021 технологія пакування, яка накладає маленькі чіпси один на одного, що називається 3D-упаковкою. Перші фішки з використанням технології будуть ігрові чіпи Ryzen 7 5800X3D очікуються пізніше цього року. Підхід AMD, який називається 3D V-Cache, об’єднує високошвидкісні мікросхеми пам’яті в процесорний комплекс для підвищення продуктивності на 15%.

Інновації в упаковці чіпів можуть призвести до появи нових видів гаджетів, які є більш плоскими та гнучкими, ніж наявні зараз. Однією з областей, де спостерігається прогрес, є друковані плати (PCB), сказав Верес. Перетин вдосконаленої упаковки та вдосконаленої друкованої плати може призвести до створення друкованих плат «системного рівня» з вбудованими компонентами, виключаючи дискретні компоненти, такі як резистори та конденсатори.

Нові технології виготовлення чіпів призведуть до «плоскої електроніки, електроніки орігамі та електроніки, яку можна подрібнити та кришити», сказав Верес. «Кінцевою метою буде взагалі усунути відмінність між корпусом, платою та системою».

Нові технології пакування мікросхем склеюють різні напівпровідникові компоненти за допомогою пасивних частин, Тобіас ГотшкеСтарший менеджер проекту New Venture в SCHOTT, яка виробляє компоненти для друкованих плат, сказав в електронному інтерв'ю Lifewire. Такий підхід дозволяє зменшити розмір системи, підвищити продуктивність, витримувати великі теплові навантаження та зменшити витрати.

SCHOTT продає матеріали, які дозволяють виготовляти скляні друковані плати. «Це дозволить отримати більш потужні пакети з більшою продуктивністю та більш жорсткими виробничими допусками, а також призведе до менших екологічно чистих чіпів зі зниженим енергоспоживанням», – сказав Готшке.