Chiplet与单片集成，哪个更好？

英特尔和AMD作为处理器制造/设计公司已经超过50年了。尽管两者都使用x86 ISA来为其芯片供电，但在过去十年左右的时间里，它们的CPU设计方法完全不同。在AMD将Global Foundries剥离出来作为一个独立的部门，并开始依赖台积电的芯片供应后，情况开始发生变化。

Bulldozer的溃败让红队陷入了危险的境地。它需要一个低成本的解决方案来与英特尔更先进的架构竞争。结果就是Zen。利用小芯片或MCM(多芯片模块)架构，Ryzen处理器标志着个人电脑和芯片制造行业的根本转变。

第一代Ryzen架构相对简单:一个SoC设计，从核心到I/O和控制器都在同一个芯片上。CCX概念被引入，其中CPU核心被分组为四核单元，并使用无限缓存进行组合。两个四核CCX组成一个芯片。

值得注意的是，即使推出了CCX，消费级Ryzen芯片仍然是单芯片设计。此外，尽管L3缓存在CCX中的所有内核之间共享，但每个内核都有自己的片。访问另一个CCX的最后一级缓存(LLC)相对较慢，如果它在另一个CCX上，则更慢。这导致对延迟敏感的应用程序(如游戏)性能较差。

Zen+(节点收缩)的情况在很大程度上保持不变，但Zen 2是一个重大升级。它是第一个基于小芯片的消费类CPU设计，具有两个计算芯片或CCD和一个I/O芯片。AMD在Ryzen 9部件上增加了第二个CCD，这是消费者面前从未见过的核心数量。

对于CCX上的所有核心，16MB的L3缓存更容易访问(读取:更快)，极大地提高了游戏性能。I/O模组被分离，Infinity Fabric被升级。在这一点上，AMD在游戏方面略慢，但提供了优于竞争对手英特尔酷睿芯片的内容创作性能。

Zen 3进一步完善了芯片设计，取消了CCX，并将8个核心和32MB缓存合并到一个统一的CCD中。这大大降低了缓存延迟并简化了内存子系统。AMD的Ryzen处理器首次提供了比主要竞争对手英特尔(Intel)更好的游戏性能。Zen 4在CCD设计上没有显著的变化，只是把它们做得更小了。

英特尔一直遵循单片处理器设计方法。从本质上讲，这意味着给定处理器的所有核心、缓存和I/O资源都在同一个单片芯片上。这种方法有一些明显的优势。

最值得注意的是延迟的减少。由于所有内容都位于相同的物理基板上，不同的内核在通信、访问缓存和访问系统内存方面所花费的时间要少得多。延迟降低。这将导致最佳性能。

如果其他一切都相同，整体方法总是会为您带来最佳性能。不过，它有一个很大的缺点。这是在成本和规模方面。现在我们需要快速看一下硅产量的经济学。请注意:事情会变得有点复杂。

当代工厂生产cpu(或任何一块硅)时，他们很少能实现100%的产量。产量是指所制造的可用部件的比例。如果你是在一个成熟的工艺节点，如台积电的N7 (7nm)，你的硅产量将超过80%。您可以以最小的损耗获得大量可用的cpu。相反，每生产10个cpu，就必须丢弃至少2-3个有缺陷的cpu。被丢弃的单位要花钱制造，所以成本必须考虑到最终的销售价格。

在低内核数时，整体方法可以很好地工作。这在很大程度上解释了为什么在Ryzen之前，英特尔的主流消费级CPU产品线一直是4核的。增加单片芯片的核心数量会极大地增加成本。

在高端单片芯片上，每个(或几乎每个)核心都必须是功能性的。如果你正在制造一个八核芯片，而8核中的7核可以工作，你仍然不能使用它。还记得我们说过收益率超过80%吗?

从数学上讲，单片芯片上每增加一个核，就会产生10%的缺陷率，以至于对于一个28核的至强芯片来说，英特尔必须扔掉一个或两个有缺陷的芯片，因为所有28核都必须是功能性的。成本并不只是随着核心数量线性增长，而是因为浪费而呈指数级增长。

由于成本与核心数量呈线性增长，因此采用小芯片方法的经济效益要容易得多。因为AMD的损耗率是相对于它创造一个最多4核功能块(一个CCX)的能力而言的，他们不必扔掉大量有缺陷的cpu库存。

chiplet 方法将在未来几年内广泛应用于 CPU 和 GPU，包括 AMD 和 Intel。摩尔定律——要求处理能力翻倍，主要是由于裸片缩小（56 纳米到 28 纳米 > 28 纳米到 14 纳米 > 14 纳米到 7 纳米）每隔几年——已经全面放缓。

不久前，英特尔发布了它的第一个主要芯片或平铺 CPU 作为 Xeon Sapphire Rapids 。代号为“ Meteor Lake ”的第 14 代 Core 处理器将成为 Team Blue 的第一个小芯片阵容。预计它们将在 2023 年最后一个季度投放市场。

回复 投稿，看《如何成为“半导体行业观察”的一员 》

回复 搜索，还能轻松找到其他你感兴趣的文章！