Chiplet

Ein Chiplet ist ein kleiner, eigenständiger Block aus integrierten Schaltkreisen, der eine bestimmte Funktion ausführt. Chip-Designer kombinieren mehrere Chiplets mit unterschiedlichen Einsatzbereichen zu einem einzigen Chip-Gehäuse. Diese Art von Chip-Gehäuse ähnelt einem System-on-a-Chip-Prozessor (SoC), der mehrere unterschiedliche Komponenten in einem einzigen Chip vereint. Ein SoC wird jedoch als ein zusammenhängendes Stück hergestellt, während Chiplets separat gefertigt und später kombiniert werden.

Monolithische SoC-Designs vereinen alle Elemente in einem einzigen Stück Silizium — die CPU, die GPU, den Speicher, E/A-Controller und andere Komponenten. Bei einem Chiplet-Design wird jedes Chiplet unabhängig entwickelt und hergestellt und anschließend in einem späteren Schritt zu einem Chip-Gehäuse kombiniert. Hochgeschwindigkeitsverbindungen verbinden die einzelnen Chiplets in einem Chip-Gehäuse, sodass Daten zwischen ihnen fließen können, als wären sie Teil eines einzigen Chips.

Chiplet-basierte Designs bieten gegenüber normalen SoC-Designs mehrere wichtige Vorteile:

• Modularität — Chip-Designer können Chiplets für bestimmte Funktionen entwickeln und sie je nach Bedarf in einem Chip-Gehäuse kombinieren. Bestimmte Chiplets innerhalb eines Designs können aktualisiert werden, ohne dass der gesamte Chip neu entwickelt werden muss. Chip-Designer können sogar Chiplets anderer Hersteller in ihre Designs integrieren.
• Höhere Ausbeute — Die kleineren einzelnen Chiplets lassen sich in großen Stückzahlen einfacher herstellen als große, komplexe SoC-Chips. Ein einzelner Fehler in einem SoC kann dazu führen, dass der gesamte Chip unbrauchbar ist. Ein Hersteller kann jedoch jedes einzelne Chiplet testen, um sicherzustellen, dass es funktioniert, bevor es zu einem Chip-Gehäuse hinzugefügt wird.
• Mehrere Fertigungsprozesse — Jedes Chiplet innerhalb eines Chip-Gehäuses kann mit dem für dieses Chiplet am besten geeigneten Prozess hergestellt werden. Komponenten wie CPU- und GPU-Kerne können einen modernen Fertigungsprozess verwenden, der die Leistung maximiert, während andere Komponenten, deren Leistung weniger entscheidend ist, mit einem älteren und kostengünstigeren Prozess hergestellt werden können.
• Höhere Leistung und Effizienz — Chip-Designer können ein Chip-Gehäuse für bestimmte Aufgaben optimieren, indem sie die verwendeten Chiplets ändern. Ein für Grafikleistung optimiertes Chip-Gehäuse würde beispielsweise mehr leistungsstarke GPU-Kerne enthalten als ein anderer Chip derselben Familie, der auf Energieeffizienz ausgelegt ist, auch wenn die anderen Chiplets im Gehäuse identisch wären.

NOTE: Seit 2023 verwenden die meisten großen Prozessorhersteller Chiplets in einigen ihrer Prozessordesigns, darunter Intel, AMD und Apple.