La legge di Moore sentenzia: «La complessità di un microcircuito, misurata ad esempio tramite il numero di per chip, raddoppia ogni 18 mesi (e quadruplica quindi ogni 3 anni).»
Infatti da pochi migliaia di circuiti presenti in una CPU si è passati a quasi più di 3 milioni, aumentando esponenzialmente la difficoltà costruttiva (vedi anche il post in allegato); ma la tecnologia si è evoluta anche in un altro settore: quello dei chiplet.
I chiplet sono piccoli moduli semiconduttori che rappresentano blocchi funzionali di una CPU o di un SoC (System-on-Chip). Invece di progettare un singolo chip monolitico che contenga tutti i componenti necessari, i chiplet suddividono queste funzioni in unità indipendenti, che vengono poi assemblate insieme per formare un processore completo.
Ogni chiplet è un modulo progettato per una funzione specifica, come core di elaborazione, memoria cache, gestione I/O o grafica che vengono combinati per creare varianti diverse di un processore in base alle esigenze.
Perché si usano i chiplet?
Produrre un singolo grande chip monolitico è più complesso e costoso rispetto a produrre più chip piccoli, e questa nuova tecnologia di assemblaggio di CPU riduce la probabilità di creare degli scarti di produzione: se un chip monolitico presenta un difetto, l'intero chip è inutilizzabile; con i chiplet, solo il modulo difettoso deve essere scartato.
I chiplet consentono di creare processori con prestazioni diverse semplicemente aggiungendo o rimuovendo moduli; cioè progettare moduli separati permette di aggiornare o migliorare solo alcuni componenti, senza dover riprogettare l'intera CPU. Ad esempio:
CPU desktop con 8 core possono usare due chiplet da 4 core ciascuno.
CPU server possono usare fino a 8 chiplet per offrire decine di core.
Inoltre, bisogna considerare che ogni chiplet può essere prodotto usando il processo produttivo più adatto alla sua funzione. Ad esempio, i core di elaborazione ad alta efficienza possono utilizzare processi avanzati (es. 5 nm), mentre il modulo I/O può rimanere su tecnologie meno costose (es. 12 nm).
Questa nuovo paradigma di costruzione delle CPU è già stata utilizzato da
AMD Ryzen e Epyc, Intel con Foveros e EMIB (Embedded Multi-die Interconnect Bridge), ma anche Apple Silicon sta adottando una tecnologia simile con i chip M1 e M2.
Oltre ai vantaggi evidenti di questa nuova tecnologia, come la riduzione dei costi e l’efficienza produttiva (che limita gli sprechi di silicio), la scalabilità (consentendo la progettazione di processori per una vasta gamma di applicazioni) e l’ottimizzazione (grazie all’utilizzo di processi produttivi specificamente adattati ai moduli), il principale svantaggio risiede nella dissipazione del calore. La distribuzione uniforme del calore tra i chiplet, infatti, può risultare complessa; tuttavia, questa tecnologia rappresenta una rivoluzione nel design dei processori, offrendo maggiore flessibilità, scalabilità e una significativa riduzione dei costi rispetto ai tradizionali chip monolitici; ed è molto probabile che questa architettura diventi lo standard per numerose applicazioni nei prossimi anni.
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