През 1965 г. съоснователят на Intel Гордън Мур формулира това, което се превръща в „Закон на Мур“. В продължение на повече от половин век той е в основата на стабилното повишаване на производителността на интегралните схеми (ИС) и намаляващите разходи – основата на съвременните цифрови технологии. Накратко: броят на транзисторите на чип се удвоява приблизително на всеки две години.
Години наред прогресът следваше този ритъм. Сега картината се променя. По-нататъшното свиване стана трудно; размерите на елементите са сведени до само няколко нанометра. Инженерите се сблъскват с физически ограничения, по-сложни технологични стъпки и нарастващи разходи. По-малките геометрии също така намаляват добивите, което прави производството в големи обеми по-трудно. Изграждането и експлоатацията на авангардна фабрика изисква огромен капитал и експертиза. Поради това мнозина твърдят, че законът на Мур губи сила.
Тази промяна отвори вратата към нов подход: чиплети.
Чиплетът е малък кристал, който изпълнява специфична функция – по същество част от това, което преди е било един монолитен чип. Чрез интегриране на множество чиплети в един корпус, производителите могат да сглобят цялостна система.
В монолитната ера всички функции се намираха на един голям кристал, така че дефект навсякъде можеше да повреди целия чип. С чиплетите системите се изграждат от „известно добър кристал“ (KGD), което драстично подобрява добива и ефективността на производството.
Хетерогенната интеграция – комбинирането на кристали, изградени на различни технологични възли и за различни функции – прави чиплетите особено мощни. Високопроизводителните изчислителни блокове могат да използват най-новите възли, докато паметта и аналоговите схеми остават на базата на зрели, рентабилни технологии. Резултатът: по-висока производителност на по-ниска цена.
Автомобилната индустрия е особено заинтересована. Големите автомобилни производители използват тези техники за разработване на бъдещи SoCs за автомобили, като масовото им внедряване е насочено след 2030 г. Чиплетите им позволяват да мащабират изкуствения интелект и графиката по-ефективно, като същевременно подобряват добивите – повишавайки както производителността, така и функционалността на автомобилните полупроводници.
Някои автомобилни части трябва да отговарят на строги стандарти за функционална безопасност и следователно разчитат на по-стари, доказани възли. Междувременно, съвременните системи като усъвършенствани системи за подпомагане на водача (ADAS) и софтуерно дефинирани превозни средства (SDV) изискват много повече изчислителна мощност. Чиплетите преодоляват тази празнина: чрез комбиниране на микроконтролери от клас на безопасност, голяма памет и мощни ускорители с изкуствен интелект, производителите могат да адаптират SoC към нуждите на всеки автомобилен производител – по-бързо.
Тези предимства се простират отвъд автомобилите. Чиплетните архитектури се разпространяват в изкуствения интелект, телекомуникациите и други области, ускорявайки иновациите в различните индустрии и бързо се превръщайки в стълб на пътната карта за полупроводници.
Интеграцията на чиплети зависи от компактни, високоскоростни междучипови връзки. Ключовият елемент е интерпозерът – междинен слой, често силициев, под чиповете, който насочва сигналите подобно на малка платка. По-добрите интерпозери означават по-тясно свързване и по-бърз обмен на сигнали.
Усъвършенстваният корпус също подобрява захранването. Плътните масиви от малки метални връзки между кристалите осигуряват достатъчно пътища за ток и данни дори в тесни пространства, което позволява високоскоростен трансфер на данни, като същевременно се използва ефективно ограничената площ на корпуса.
Днешният мейнстрийм подход е 2.5D интеграция: поставяне на множество кристали един до друг върху междинен елемент. Следващата стъпка е 3D интеграция, която подрежда кристалите вертикално, използвайки силициеви отвори (TSV) за още по-висока плътност.
Комбинирането на модулен дизайн на чипове (разделяне на функции и типове схеми) с 3D подреждане води до по-бързи, по-малки и по-енергийно ефективни полупроводници. Съвместното разполагане на памет и изчисления осигурява огромна пропускателна способност за големи набори от данни – идеално за изкуствен интелект и други високопроизводителни натоварвания.
Вертикалното подреждане обаче носи предизвикателства. Топлината се натрупва по-лесно, което усложнява управлението на температурата и добива. За да се справят с това, изследователите разработват нови методи за опаковане, за да се справят по-добре с термичните ограничения. Въпреки това, инерцията е силна: конвергенцията на чиплетите и 3D интеграцията се разглежда като революционна парадигма – готова да понесе факела там, където законът на Мур свършва.
Време на публикуване: 15 октомври 2025 г.