苹果 M1 ULTRA 玩起“双芯片融合”，好处都有啥

在 3 月 9 日的苹果春季公布会上苹果公布了诸多新品，此中非常亮眼确当属苹果顶级旗舰芯片 M1 ULTRA。辣么作为 M1 系列非常后一款芯片，M1 ULTRA 究竟怎么样呢？

1 个 M1 ULTRA =2 个 M1 Max

若用一句话简单综合一下 M1 ULTRA 那即是：将 2 枚 M1 Max 通过封装配备成一体，成为一枚芯片。

M1 Max 实现了突破性的 Die-to-Die（裸片到裸片）技术，因此可以基于两个 M1 Max 的裸片扩大为 M1 ULTRA，通过创新性的定制架构 UltraFusion 持续在一路，带来两倍的机能阐扬。UltraFusion 架构接纳硅中介层持续一万余个灯号点，在两个裸片之间实现了 2.5TB / s 的低耽误处分器互联带宽。

从当前公布的消息看，苹果早在开发 M1 Max 时就思量到了这种“双芯配备”的计划，在芯片疆土的上方为未来的 Die-to-Die 持续预留了位置。辣么如许做有甚么作用呢？

机能晋升

关于当前的苹果来说，当前所应用的台积电 5nm 工艺曾经算是业界非常顶尖的工艺了，台积电的 3nm 还在路上。辣么这种环境下，苹果想推出一款机能更强的芯片该怎么办呢？这时有两种办法：

初次，是再计划一款面积更大的芯片。

其次，是将本来的芯片组合在一路应用，也即是说一次用两颗。

关于熟悉半导体行业的同事来说应该都对 5nm 芯片昂扬的造价有所耳闻，再计划一款面积更大的芯片，即便是苹果老本上也非常难抗住。辣么就剩下其次条了，将两个芯片大概更无数量的已有芯片合在一路应用。

若想把两枚芯片连在一路用，当前业界的合流做法是通过主板 PCB 持续。

好比像这款华硕的 WS C621E SAGE 主板就属于双路 CPU 主板，在计划之初就支撑两块 CPU 同时工作。

但如许做坏处也非常明显，好比两个 CPU 的插槽以及响应持续所需的布线明显会占用非常大的 PCB 面积，如许做出来的产品尺寸会非常大。并且因为两个 CPU 之间是通过 PCB 走线持续，耽误会变得非常大。

在这里我们不难发现，通过主板 PCB 持续两块 CPU 所带来的坏处根基都是连线过长造成的，辣么缩短两个芯片之间的连线间隔不便办理了吗？“胶水双核”由此出现了。

“胶水双核”是教唆用分外技巧将两个或更多芯片封装在一路生产的处分器。因为这种分外技巧像是将两个或更多焦点用胶水粘在一路，由此而得名“胶水双核”。

“胶水双核”技术非常早可以追溯到 1995 年的英特尔的 Pentium Pro，但这并不是一项掉队的技术。

好比 AMD 一代 EPYC（霄龙）处分器就接纳了这种所谓的“胶水双核”技术。在图上可以清楚地看出，它将 4 颗 Die（裸片）封装到了一颗 CPU 中。如许 4 颗裸片的产品在机能上无疑是要强于 1 颗裸片（裸片型号相像）的产品。

在 AMD 一代 EPYC 处分器的开盖视频中我们可以发现，每颗裸片之间都有着毫米级肉眼可见的间距。苹果所做的则是在此底子上更近了一步，将两颗裸片“贴脸”封装，使得两颗裸片之间的连线变得更短。并且因为以前计划 M1 Max 时预留的接口，两颗裸片之间可以用更快的速率举行通讯，非常终实现了两颗裸片之间 2.5TB / s 的持续带宽。

勤俭老本

固然朋友们都晓得芯片的流片老本非常高，但其实只是流片的门槛老本高。当一款芯片开始大量量生产以后，四周老本是相对低的。举个例子来说，造芯片就像是造塑料洗脸盆。洗脸盆的生产线搭建起来非常贵，但你把洗脸盆的生产线搭建起来以后，背面所需的质料老本就非常低了。

若这时候你想生产另一种尺寸的塑料洗脸盆，那你就需求点窜生产线乃至从新搭建一条复活产线，如许就贵了。

因此关于此时的苹果来说，若独自计划另一个更大尺寸的芯片，并且或是 5nm 的芯片，老本短长常高的。因此苹果非常终的选定是将两颗 M1 Max 封装到一路，如许新产品可以继续行使原有 M1 Max 的生产线，只需求非常后将裸片举行分外封装便了。

这就像是一个生产塑料洗脸盆的厂家，本来是一个洗脸盆装一个纸箱，当今造成了两个洗脸盆装一个纸箱，此时只需求从新订购更大尺寸的纸箱便了。

另一方面，即是裸片的良率疑问了。当裸片的面积越大时，良率就会越低。

假定一块小晶圆上头非常多可以生产 4 块 M1 Max，如图所示当晶圆上出现一个“坏点”时，非常终就只能生产出 3 块 M1 Max，这时良率是 75%。而当出现两个“坏点”时，非常终就只能生产出 2 块 M1 Max，这时良率是 50%。但若干脆生产 M1 ULTRA 如许大面积的裸片会产生甚么呢？

这时一样的一个晶圆上非常多可以生产 2 块 M1 ULTRA。如图所示当晶圆上出现一个“坏点”时，非常终就只能生产出 1 块 M1 ULTRA，这时良率是 50%。而当出现两个“坏点”时，非常终就只能生产出 0 块 M1 ULTRA，这时良率是 0%。

由此可以看出当裸片的面积越大，其它前提相像时，良率就会越低。反之若把一个大芯片分成两个小芯片做，良率就会进步。良率进步了，响应老本也就省下来了。

在文章的非常后，我有少许年头和增补的消息，在此共享给朋友们。

1、苹果作为一家 Fabless（无晶圆厂模式）公司，关于半导体工艺开展进入瓶颈这件事是窝囊为力的。只能守候台积电、三星等晶圆厂研发出更优秀的工艺。

2、在工艺进入瓶颈以后，芯片机能若再想晋升，苹果这种做法是简单粗暴并且有用的。

3、Die-to-Die 技术的素质是将一个大的 Die（裸片）分成几个小的 Die（裸片）来做，如许老本更低。

4、当今业界也有这种计划的趋向，将本来一个大芯片拆成几个小芯片举行计划生产。

5、这种技术并不是完善的，好比会引入分外的散热累赘。而通过主板 PCB 持续两颗 CPU 这种方法，散热疑问会小非常多。真相间距够大，可以通过多个散热器办理。

6、基于此种环境举行一个展望，M1 ULTRA 的现实机能不会是 M1 Max 的 2 倍，但应该能超过 1.5 倍。真相苹果有“单管压 i9”的前例在，散热疑问处分得怎么样或是要等真机出售以后看。