愛伊米

UCIe小晶片互通規範來了!以後X86和ARM可以二合一了?

我們都知道7nm晶片的效能比10nm強,4nm晶片又可以秒7nm,誰都希望推出基於更先進製程技術生產的晶片,但迄今為止具備自研先進工藝晶片的廠商又有幾家?

以X86為例,只有英特爾、AMD、兆芯等幾個玩家,在ARM架構的手機SoC領域,也不過高通、聯發科、三星、海思、展銳等。更多的企業,只具備自研外圍電路的設計實力,比如OPPO的馬里亞納MariSilicon X NPU、小米的澎湃C1 ISP、澎湃P1智慧充電晶片等。

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原因也很簡單,成本太高了。

據悉,如今設計一顆10nm晶片成本為1。744億美元,7nm晶片約2。978億美元,5nm晶片更是飆升到5。422億美元。

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這個價格應該指的是SoC級別的晶片,但哪怕是外圍晶片,工藝越先進所需的成本也會大幅提升也是肯定的。

這意味著,傳統單一工藝、單一晶片做法的難度和成本已經超過了絕大多數企業的承受能力。

實際上,像英特爾和AMD這類巨頭很早就意識到了這個問題,所以才會推出不同工藝的多晶片封裝技術,比如英特爾移動酷睿處理器基板上,CPU(包括核顯)部分是最先進工藝,PCH晶片則是落後一些的工藝,這在行業內又稱為MCM(MCM-Multichip Module,多晶片模組)2D封裝技術。

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英特爾旗下的EMIB和臺積電CoWoS則屬於2。5D封裝技術,透過它可以將7nm工藝的CPU、10nm的GPU、14nm的I/O單元、22nm的通訊單元等堆在一個基板上。

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現在最先進的封裝技術當屬英特爾的Foveros 3D封裝技術。英特爾曾在第10代酷睿時期推出過代號為“Lakefield”的混合酷睿平臺——酷睿i3-L13G4和i5-L16G7這兩顆處理器就首發英特爾Foveros 3D封裝技術和混合CPU架構(Intel Hybrid Technology),採用了類似ARM big。LITTLE大小核技術,內建1+4大小核組成的5核心。

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將於2023年問世的第14代酷睿Meteor Lake平臺,不僅會採用混合CPU架構技術,還會引入英特爾第二代Foveros 3D封裝技術。它會在同一個基板上封裝三個模組,分別是高效能計算模組、SoC-LP模組(負責I/O)和GPU模組,視CPU和GPU核心規模和主頻,其TDP可在5W~125W之間浮動。

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將多晶片混合封裝玩到極致的,還要數英特爾此前釋出的Ponte Vecchio計算加速卡,它使用了5種不同的製造工藝,內部封裝多達47個晶片/單元(Tile),電晶體數量突破1000億個!

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問題來了,類似技術AMD也有,臺積電和三星等代工企業也有,只是大家都是各自為戰,不同工藝、功能和封裝的晶片之間沒有統一的通訊介面,造成了嚴重的資源浪費。

為此,ASE、AMD、ARM、Google雲、Intel、Meta(Facebook)、微軟、高通、三星、臺積電十大行業巨頭在3月2日聯合宣佈,將組成行業聯盟,共同打造小晶片互連標準、推進開放生態,並制定了標準規範“UCIe”(Universal Chiplet Interconnect Express,通用小晶片互連通道),旨在晶片封裝層面確立互聯互通的統一標準。

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該標準最初由英特爾提議並制定,後開放給業界,共同制定而成。第一版本的UCIe 1。0標準定義了晶片間I/O物理層、晶片間協議、軟體堆疊等,並利用了PCIe、CXL兩種成熟的高速互連標準。

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UCIe標準最大的意義,就是加速推動開放的小晶片平臺的發展,並橫跨包括但不限於X86、ARM、RISC-V等多樣化的價格和指令集。在UCIe的框架下,英特爾旗下的酷睿、至強,AMD旗下的銳龍、霄龍,高通旗下的驍龍都可以作為典型的小晶片,它們可以和其他不同工藝、不同功能的小晶片,透過2D、2。5D、3D等各種方式整合在一起,從而更靈活地製造模組化的大型晶片。

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在可預見的未來,晶片只是底層,決定晶片應用的是高層的作業系統和相配套的軟體。

只要作業系統足夠強,就能像蘋果那樣直接將底層的晶片進行轉換,也就是徹底拋棄英特爾X86晶片,改用自研的ARM架構的Apple M1系列晶片,並取得成功。

隨著晶片製程的觸頂,晶片的效能提升會非常的緩慢,而手機趁著移動網際網路和物聯網時代的東風,現在已經開始逐漸威脅到傳統的桌面系統了。

因此,微軟才會想辦法去相容Linux和Android,打造Windows Phone手機系統(已失敗)、Windows RT移動系統(已失敗),攜手高通推出Windows on ARM生態的驍龍筆記本(口碑一般),讓Windows 11可以直接執行Android程式(有待觀察)。

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十大巨頭制定UCIe標準,也都有著自己的小算盤。以英特爾為例,早前透過Atom侵佔移動生態失敗之後,便開始大規模投資RISC-V,在UCIe標準下,未來就能推出同時整合X86小晶片和RISC-V小晶片的處理器,透過架構的混用同時滿足PC和移動應用生態的需求。

在這個框架下,如果未來出現同時整合酷睿和驍龍晶片的處理器,可以執行Windows和Android雙系統的二合一裝置,似乎也不是不可能的事吧?