【1】なぜChipletが必要になったのか
従来の大規模SoCには大きな課題がある。それは 歩留まりと製造コスト である。
チップが大きくなるほど:
・欠陥発生確率が増える
・歩留まりが低下する
・製造コストが急上昇する
つまり、巨大な1枚チップを作るほど、製造リスクが高くなる。
Chipletでは機能ごとにチップを分割するため、各チップのサイズを小さくでき、歩留まりを改善できる。
【2】Chipletの基本構造
Chiplet設計では、1つのパッケージ内に複数のチップを配置し、高速インターコネクトで接続する。
典型構成:
・CPUチップレット
・GPUチップレット
・I/Oチップレット
・メモリインターフェース
これらがパッケージ内部で接続され、1つのプロセッサとして動作する。
【3】Chipletのメリット
Chipletアーキテクチャには多くの利点がある。
主なメリット:
・歩留まり改善
・設計の再利用性向上
・開発コスト削減
・異なるプロセスノードの組み合わせ
例えば、演算部分は最先端プロセスで製造し、I/O部分は成熟プロセスで製造することも可能になる。
【4】実際の採用例
Chipletはすでに多くの半導体企業で採用されている。
代表例:
・AMD EPYC(CPU Chiplet構造)
・Intel EMIB / Foveros
・Apple Mシリーズ(高度なパッケージ統合)
特にデータセンター向けCPUでは、Chiplet構造が主流になりつつある。
【5】Chiplet時代の課題
一方で、Chipletには新しい課題もある。
主な課題:
・チップ間接続の高速化
・電力効率
・パッケージ設計の複雑化
・熱管理
つまりChiplet時代では、トランジスタ設計だけでなく パッケージング技術 が性能の鍵を握る。
このため、半導体産業では 先端パッケージ技術(Advanced Packaging) が急速に重要性を増している。
【まとめ(10-4)】
・Chipletは複数チップを組み合わせる設計手法
・巨大SoCの歩留まり問題を解決できる
・異なるプロセスノードの組み合わせが可能
・パッケージ技術の重要性がさらに高まる
【理解チェック】
1.Chipletアーキテクチャとはどのような設計手法か?
2.なぜ巨大SoCでは歩留まりが問題になるのか?
3.Chiplet時代にパッケージ技術が重要になる理由は何か?
コラム監修:角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。
※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。


