今年，苹果把两片 M1 Max 粘在一块，做成了秒天秒地的 M1 Ultra。

粘在一起后，在核心的工艺没变的情况下，性能大幅提升了！

之前谈芯片工艺制程的时候，很多机友会问，当芯片工艺到 1nm 之后，性能要怎么提升？

呐，现在还没到 1nm，不就可以在工艺不变的情况下提升性能了吗！

这一回，好像又是苹果忽然之间找到了一条能让性能提升的分岔路。

而最近，华为也公开了“粘芯片”的专利。

好像苹果的入场，让大家一下子盯准了这个方案。

又一次引领行业。

但是啊，事实并不全是酱紫的。

苹果用的这个粘芯片的技术，属于 chiplet，也叫小芯片技术。

一开始，大家有这种想法的时候，差不多算是先把芯片做成模块化。

把处理单元、存储、I/O 芯片拆分开来，然后通过先进的封装技术把这些小芯片 3D 封装叠成一块芯片。

这三块的分别组合，形成了厂商们自己的方案。

划重点 —— 两个关键，拆成小芯片以及先进的封装技术。

这技术目前来看至少有三好处。

一是可以做超多核心，性能当然也会比单一芯片强，这个 M1 Ultra 不用多说了吧。

二是有些方案比直接装两块芯片进去面积要小。

三是利用好了成本反而会降低。

之前 AMD 团队给过一个案例，在 14nm 的情况下，以小芯片技术分别生产的成本，相较于单芯片直接集成生产，可以降低超过 40%。

这种小芯片技术还被部分厂商认为，是解决摩尔定律失效的方案。

摩尔定律：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍往后还延伸到芯片成本，每隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多

简单地说，它能够在工艺即将到顶的时候，在一定程度上，满足晶体管数量增加一倍，性能进一步提升的这个需求。

这种用好了既能省钱，又能提升性能的技术，根本不用等苹果，大家伙老早就开始搞了。

早在 M1 Ultra 之前，AMD、英特尔、华为、亚马逊，都有小芯片技术的相关技术研究以及量产芯片。

比如 AMD 的 ZEN/Ryzen、英特尔的 sapphire、亚马逊 graviton。

除此之外，业界性能最强的华为鲲鹏 920，也是用这个技术做的。

聊到华为，大家就不困了吧。

华为

和目前其它几家钻研小芯片技术的厂商不同，华为在芯片上是受到限制的。

其他几家可能考虑更多的是通过各种办法，解决先进制程价格贵、解决摩尔定律失效这两个问题。

但对于华为而言，除了鲲鹏 920 这种服务器芯片外，还要考虑能不能顺手缓解一下，手机没自家芯片用的问题。

之前，华为让中芯国际以 14nm 工艺做过一颗芯片 —— 麒麟 710A。

它的架构和麒麟 970 差不多，都是 4×A73+4×A53，大核主频低了 0.4GHz。

主要劣势还是 GPU，只有四核的 Mali-G51。

由于各种问题，这颗芯片最后的安兔兔跑分只有 14 万分左右。

现在，中芯国际升级到了 FinFET N+1 工艺，能够实现接近 10nm 的效果。

更有 N+2 工艺，有希望实现接近 7nm 的性能。

不过，中芯 2021 财报中，却没有了 N+2 工艺研发的部分。

所以它最顶级的工艺，就只能做到接近 10nm 的性能。

华为：不够用啊朋友。

回顾一下，小芯片技术的特性是什么？

是在工艺不提升的情况下，通过多芯片堆叠，提升晶体管数量，增强性能。

那华为是不是可以通过芯片堆叠这个技术，让 14nm 甚至接近 10nm 的芯片堆叠起来，实现更强的性能。

14nm+14nm=7nm 是虚的，那 ≈7nm 或者 ＞10nm 呢？

以机哥目前检索到的资料来说，应该可以。

但，问题不小。

小芯片技术的关键 —— 先进封装，其最顶级的方案，还是在台积电手里。

以苹果的 M1 Ultra 来说，它最牛逼的，不是把两块芯片叠在一起。

而是 —— 实现了芯片之间，高达 2.5TB/s 的互联带宽。

这是目前业界做小芯片技术里面最快的了。

华为鲲鹏是 400GB/s，AMD ZEN3 是 140GB/s。

以这个超高的互联带宽，作为两颗芯片性能叠加的基础，是技术的关键之一。

M1 Ultra 使用的封装技术，可能是这两个里的一个：CoWoS-L 和 InFO-L。

这两种，都是台积电的 3D 封装技术。

除了苹果，AMD 用的也是台积电方案。

早在 2015 年就用 HBM 技术发布了 Fury X 显卡，几乎称得上是最早开始搞小芯片技术的 AMD。

目前绝大部分的 3D 封装技术，也来自台积电。

包括去年发布的 3D V-Cache 技术，也是基于台积电的先进封装做的。

和掌握 7nm、5nm、3nm 等先进制程一样，顶级的先进封装技术也掌握在台积电的手里。

甚至说，未来很长一段时间也会是台积电的特长。

目前，喊得上名字的顶级大厂里，只有英特尔和三星有在先进封装上有所布局。

英特尔 2021 投入巨大。

不过，不少人预测英特尔在未来很有可能也会转回像 AMD 一样只做芯片设计而不生产芯片的 Fabless（无厂半导体）型厂商。

至于三星咧？

就给大家看两个报道的节选：

1. 2021 年三星决定布局先进封装，为的是和台积电竞争。

2. 2022 年，三星又重新考虑先进封装是否需要产线了，因为高通和三星自己目前都不感兴趣。

其它的封装厂也有方案，但未来短时间内，先进封装大概还会是台积电、英特尔主导。

做小芯片技术的关键是什么？是核心单元的拆分和设计，以及先进封装技术。

这些封装技术都在英特尔和台积电手里…那华为面对的还是现在的困境。

可以自己做芯片的设计，也能自己做芯片堆叠的设计。

但老问题依然在，谁来生产？

有些机友可能会问，中芯呢？

中芯国际确实可以生产 14nm 的芯片，但他可能没法处理先进封装。

这是生产上的问题。

还有小芯片技术本身的问题。

它是个更适合给大芯片做的技术，无论是成本考虑还是技术本身考虑，看起来都更适合大芯片。

两颗芯片的内核解构一下，堆叠封装在一个芯片里头，先不说性能是不是 ×2，功耗和发热首先得是 ×2 的。

做电脑、服务器的处理器倒还好，毕竟可以加装主动散热，电源也可以几百瓦往上冲。

你试想一下把两颗骁龙 888 拆开像 M1 Ultra 那样封起来，封装成这样的芯片，再塞进手机里头…

且不讨论体积了，这功耗、这发热，不得上个水冷？

接着是成本，目前手机 CPU 可能根本扛不住先进封装+双芯片堆叠的成本。

大家要搞明白，相比起普通封装，先进封装本身是更贵的。

业内人士计算过，小芯片技术在两种情况下才会获得收益，一个是做大芯片，一个是做最领先的先进工艺。

大芯片有一部分原因是芯片本身很贵，如果做成一片式生产，其中一个元器件出问题导致整个芯片都废掉的成本，比先进封装带来的成本要高。

先进工艺机哥理解大概就是造不出更好，或者用下一级工艺来造出更好的芯片时，价格更贵了。

这时候可以用先进封装来获得更强的性能。

可是华为能用的只有中芯国际的 14nm 以及接近 10nm 的 N+1 方案。

这样在堆叠一下，或许会变成用 5nm 芯片的价格，做出来接近 7nm 芯片的性能…

这样面对 5nm 的竞品时，既没有性能优势，也没有价格优势。

这两个理由也解释了为什么现在三星电子和骁龙都看不上先进封装。

chiplet 和先进封装是好东西，它也是未来的趋势，所以华为也在搞。

但是华为目前的方向还是做服务器的芯片，而不是做手机的芯片。

感兴趣的可以去研究研究鲲鹏 920，性能很顶。

至于 chiplet 做手机芯片，能不能帮到华为手机，还是再等等看。

图片来自网络

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