Chiplet加劇XPU之爭，英偉達為何遲遲不出手？

近來，幾家芯片大廠陸續(xù)發(fā)布采用Chiplet技術(shù)的XPU產(chǎn)品，使得Chiplet（小芯片）再非“紙面上的技術(shù)”，開始對行業(yè)形成實際影響。1月6日，AMD推出首款采用Chiplet技術(shù)的數(shù)據(jù)中心APU Instinct MI300。1月11日，英特爾正式發(fā)布第四代至強可擴展處理器（代號 Sapphire Rapids）。這也是英特爾首個基于 Chiplet設(shè)計的至強處理器。近年來數(shù)據(jù)中心成了AMD、英特爾及英偉達的必爭之地，在這場爭奪戰(zhàn)中，三家?guī)缀醵技R了CPU、GPU甚至是DPU產(chǎn)品線。而隨著Chiplet技術(shù)的加持，這場XPU之戰(zhàn)似乎日趨白熱化，卻唯獨遲遲不見英偉達“出手”。

01. Chiplet引燃XPU市場

所謂XPU，可以理解為“多PU組合”，即在一個芯片中集成CPU、GPU和AI加速器等多項功能，以適應(yīng)更廣闊的超級計算市場。在此之前，英特爾的Falcon Shores XPU混合搭配CPU+GPU，英偉達的Grace Hopper Superchip是Grace CPU +H100 GPU的組合，都是同一道理。

AMD的首款數(shù)據(jù)中心APU Instinct MI300以及英特爾的第四代至強可擴展處理器的問世，使人們意識到，在經(jīng)過Chiplet技術(shù)的加持后，XPU芯片性能的提升可謂是得到了飛躍。

此次AMD推出的首款數(shù)據(jù)中心APU Instinct MI300被官方稱為“AMD迄今最復雜的芯片”，共有1460億個晶體管，通過3D堆疊技術(shù)封裝，采用5nm和6nm制程的Chiplet，將CPU內(nèi)核和GPU內(nèi)核放在同一設(shè)計中，讓兩種處理器類型共享一個高速、低延遲的統(tǒng)一內(nèi)存空間。

而英特爾新推出的采用Chiplet技術(shù)的第四代至強可擴展處理器包含52款CPU，最多支持60核，可以提供最多80個PCIe 5.0通道、最高支持1.5TB的 DDR5-4800內(nèi)存。

“從本質(zhì)上說，XPU芯片對功能要求極高，既需要CPU、GPU、NPU以及其他關(guān)聯(lián)需求芯片的研發(fā)設(shè)計能力，還需要滿足強大的算力需求，對于AMD和英特爾而言，二者在技術(shù)儲備和現(xiàn)有產(chǎn)品整合能力上都已跨過規(guī)模化應(yīng)用Chiplet技術(shù)的門檻，采用Chiplet技術(shù)將其進行融合之后，可以實現(xiàn)1+1》2的效果。”業(yè)內(nèi)專家向《中國電子報》記者表示。

Chiplet技術(shù)可以將一類滿足特定功能的die（裸片）通過die-to-die的內(nèi)部互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)多個模塊芯片與底層基礎(chǔ)芯片的封裝，形成一個系統(tǒng)芯片。不同的小芯片可以根據(jù)不同的需求來進行分開制造，然后再通過先進封裝技術(shù)進行組裝。這使得一整個芯片中，不需要全部都采用相同工藝在一塊晶圓上進行一體化制造，可以極大降低芯片的制造成本。

使用小芯片異構(gòu)集成技術(shù)形成的一顆高集成度的異構(gòu)封裝體（示意圖）

02. 英偉達為何“按兵不動”？

值得注意的是，不同于英特爾和英偉達采用Chiplet架構(gòu)的做法，英偉達首款GPU+CPU組合——Grace Hopper Superchip還是單芯片的方式。

賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心副總經(jīng)理劉暾表示，當前英偉達可以通過NVLink-C2C技術(shù)實現(xiàn)高速、低延遲、芯片到芯片的互連，與Chiplet相似，可支持定制裸片間實現(xiàn)互連，例如Nvidia Grace Hopper芯片就結(jié)合了Nvidia Hopper GPU與Nvidia Grace CPU，是一個通過NVLink-C2C連接的集成模塊，同樣也實現(xiàn)了強大的性能。因此，現(xiàn)階段英偉達并不一定非要采用Chiplet的方式來實現(xiàn)高密度互連。

其次，采用新技術(shù)往往也意味著要經(jīng)歷一輪新的冒險。如今，英偉達的產(chǎn)品依舊能夠依靠先進工藝的優(yōu)勢以及高密度互連技術(shù)的優(yōu)勢，使其產(chǎn)品性能依然保持業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。而采用領(lǐng)先的Chiplet技術(shù)也意味著需要投入高昂的研發(fā)費用，并需要一段時間對新技術(shù)進行磨合。

賽迪顧問集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心研究員鄧楚翔表示，英偉達之所以不用提前“冒險”采用Chiplet技術(shù)，一部分原因是由于英特爾和AMD主要擅長CPU，GPU技術(shù)要落后于英偉達，為了能夠迎頭趕上，促使英特爾與AMD提前采用了Chiplet技術(shù)，他們渴望通過Chiplet技術(shù)使其GPU整體性能能夠和英偉達旗艦產(chǎn)品接近。

對于英偉達而言，未來或許也有入局Chiplet技術(shù)的可能。對于XPU類的芯片而言，若想做強，需要有強大的整合能力，而Chiplet技術(shù)往往是首選。

“從英偉達最新商業(yè)路線來看，如今他們在布局CPU+GPU+DPU的三芯戰(zhàn)略，未來極有可能將構(gòu)建英偉達自己的XPU體系，并催生新的解決方案，甚至有可能與其他企業(yè)的芯片進行整合。彼時，難免會在互聯(lián)時遇到接口標準不一致的情況，而Chiplet擁有全球較為權(quán)威且成熟的統(tǒng)一互聯(lián)標準，例如，UCIe聯(lián)盟。因此，目前看來，Chiplet技術(shù)是未來在XPU芯片中，實現(xiàn)按需整合、多芯協(xié)同的首選?！睒I(yè)內(nèi)專家向《中國電子報》記者表示。

劉暾表示，除了通過NVLink-C2C技術(shù)來實現(xiàn)高速互聯(lián)外，英偉達也在積極布局新技術(shù)和新封裝，新一代GPU將有望從單芯片轉(zhuǎn)向MCM封裝，并利用高速總線實現(xiàn)Chiplet之間的互聯(lián)。另外，英偉達也于2022年8月份宣布將支持新的UCIe規(guī)范，顯示出其將利用Chiplet技術(shù)進一步提升GPU、CPU和DPU等靈活配置集成的意向。

可見，英偉達選擇“按兵不動”或許只是暫時，未來或許馬上就能拿出產(chǎn)品，同樣通過Chiplet技術(shù)，打開一片新的天地。

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