英特尔正在制造流星湖芯片,就像你制造你的个人电脑一样。这是一件大事

我们中的许多人已经习惯于构建自己的PC,将显卡和固态硬盘插入主板。英特尔首席执行官帕特·盖尔辛格认为,芯片行业将发生翻天覆地的变化,电脑内部的芯片将以非常相似的方式进行组装。

这很重要。多年来,个人电脑的处理器一直是一件相对简单的事情,由一家公司利用单一工艺技术制造。但今年3月发生的一些事情,将允许英特尔和其他公司在单个芯片内混合和匹配特定的逻辑片段,几乎与PC制造商制造PC的方式一模一样。

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这就是通用芯片互连快车(UCIe)的引入,其概念非常简单。使用不同的“瓷砖”或小芯片,将它们插入一个基砖中,并通过UCIe标准化接口将它们连接起来,以构建未来的芯片。很容易将这种“基本磁贴”看作是一块主板,上面连接着各种组件:显卡、I/O等等。

UCIE所做的是提供一个真正标准化的、开放的接口来实现这一点。如果你密切关注芯片行业,你可能会知道“标准”并不总是适用于所有人;这就是为什么基于英特尔酷睿的笔记本电脑有迅雷端口,而那些由AMD的Ryzen芯片驱动的笔记本电脑包括USB 4端口-它们在功能上是相同的,但又不同。但UCIE几乎得到了所有关键参与者的支持:AMD、英特尔、微软、高通、ARM、三星和台积电等。目前,唯一的例外是NVIDIA。

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英特尔几十年来一直在芯片和芯片设计上迭代。

盖尔辛格一直在努力游说《美国芯片法案》,该法案于本月早些时候签署成为法律,为美国芯片行业提供了520亿美元。去年,盖尔辛格承诺通过投资新的晶圆厂和启动英特尔的第一个代工业务来重振雄风。但盖尔辛格在本周的热点芯片学术会议上表示,他不想只为英特尔建造晶圆厂。他希望为多个客户建立“系统代工厂”,所有这些都基于UCIe。

盖尔辛格被问及英特尔的系统代工和UCIE是否会实现混合匹配的方法,即客户可以从不同的供应商购买芯片并将其组装在一起。他同意了。

“是的,就是这样,”盖尔辛格回答说。“这是我的期望,UCIe会变得像PCIe[PCI Express]一样。”

盖尔辛格补充道:“我们预计UCIE将与之相当。”你可能会说,嘿,我从英特尔那里得到了两个芯片。我收到了一个来自台积电工厂的芯片,可能是来自TI的电源元件。也许有来自GlobalFoundries的I/O组件,当然,英特尔拥有最好的3D封装技术,因此他们将把所有这些芯片组组装到市场上,但也可能是另一家OSAT[外包半导体组装和测试]提供商。

我们已经在这一点上建设了一段时间,尽管重要的工作是在过去五年里完成的。来自多个来源的芯片最引人注目的整合是Kaby Lake-G,这是2017年英特尔酷睿CPU和AMD的Radeon GPU的组合。

另外两项技术对英特尔的发展至关重要:一种是所谓的EMIB,即沿着2D平面扩展芯片;另一种是Foveros,它允许芯片芯片在3D模式下垂直堆叠。2019年,英特尔将这两家公司合并为所谓的联合EMIB。有许多术语被广为流传:解聚、瓦片和小芯片。它们的意思都差不多:乐高,但用的是半导体。

明年,我们将开始看到英特尔的“流星湖”芯片更多地实现这一概念,英特尔在热筹股大会上详细介绍了这一点。底部是封装基板。上面是“底层瓷砖”。上面是各种磁贴,特别是GPU磁贴、CPU磁贴、SOC磁贴(实质上是媒体、成像和显示)和I/O扩展器磁贴(芯片组)。英特尔CPU传统上在一个封装中包含两个芯片;现在,基本上有四个芯片。

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英特尔在本周早些时候透露的消息是,我们已经看到盖尔辛格的拆分愿景正在实现,因为大多数流星湖的组件都是由台积电制造的,而不是英特尔,但将组装到流星湖芯片中。在热筹大会上,英特尔高管展示了如何通过各种不同的方式来制造每一块瓷砖,例如多种功率和效率内核的配置,以及具有更多处理单元的GPU等。有些瓷砖是用英特尔4工艺制造的,还是用台积电生产线制造的,也没什么关系,因为它们可以在未来几代处理器中直接投入和重复使用。(然而,流星湖没有使用UCIe,因为该规范几个月前才敲定。)

不过,我们确实知道它是有效的。英特尔的高管们说,英特尔拥有正在运行的流星湖样本,它已经成功地在个人电脑中启动。

这与英特尔过去的立场是一个巨大的变化:制造一个单一的、强大的“单片”芯片,并将其嵌入个人电脑、服务器,以及(希望)笔记本电脑中。非常有趣的是,英特尔为Meteor Lake(以及它的继任者,Arrow Lake)推出的热芯片演示直接解决了这个问题。英特尔能否在分散的架构优势下获得整体式性能?

答案是什么?英特尔相信它可以接近。英特尔微处理器设计研究员威尔弗雷德·戈麦斯在热筹大会上表示,将数据从一个磁片移动到另一个磁片总是会带来性能和功耗方面的损失。但在英特尔看来,“拆分税”将只有2%到3%左右,而且被拆分带来的灵活性所抵消。(英特尔没有澄清它是在谈论性能,还是在谈论能力,以及它将这些数字与什么进行比较。)

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灵活性也会影响你的钱包。英特尔的目标是在本世纪末实现拥有万亿个晶体管的芯片。但并不是每个芯片都能制造出没有错误的产品。一个光刻错误,或者只是一些杂散辐射,基本上可以杀死整个芯片。(或者说部分原因–这就是为什么英特尔的F系列芯片缺乏功能强大的图形处理器。)把1亿个晶体管瓦片扔进垃圾桶比扔进一个昂贵得多的万亿晶体管怪物要便宜得多。

值得注意的是,虽然AMD的Ryzen也在芯片方面取得了进展(其性能与英特尔的芯片竞争,甚至超过了英特尔),但英特尔在公开谈论芯片和瓷砖的混合和匹配方面处于领先地位。相比之下,AMD更多地采取了单一的方法,尽管Ryzen使用了多个芯片。

那么,这一切对你意味着什么呢?基本上有两件事。首先,英特尔的分解策略在Meteor Lake等芯片中实现的日益复杂和灵活意味着它们将越来越难以描述;我们已经在第12代CPU中拥有了性能和效率核心、基本和Turbo时钟速度、集成图形核心以及更多。很快,规格表可能会更加令人眼花缭乱。

然而,第二部电影更有趣,尽管就目前而言,它仍感觉到科幻领域的一些东西。一个有人(一家公司?你?)将能够订购芯片,就像你订购三明治或汽车一样,定制是一个强大的愿景。芯片迷们意识到,几十年来,可编程逻辑甚至ASIC已经提供了类似的功能。但对于主流发烧友来说,UCIe带来的这种半定制的未来可能意味着对你的PC处理器是如何制造的进行戏剧性的反思。

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