Key takeaways
- En växande revolution inom chipförpackningar sätter samman komponenter för större kraft.
- Apples nya M1 Ultra-chips länkar samman två M1 Max-chips med 10 000 ledningar som bär 2,5 terabyte data per sekund.
-
Apple hävdar att det nya chippet också är mer effektivt än sina konkurrenter.
Hur ett datorchip smälts samman med andra komponenter kan leda till stora prestandavinster.
Apples nya M1 Ultra-chips använder framsteg inom ett slags chipstillverkning som kallas "förpackning". Företagets UltraFusion, namnet på dess förpackningsteknologi, länkar samman två M1 Max-chips med 10 000 ledningar som kan bära 2.5 terabyte data per sekund. Processen är en del av en växande revolution inom chipförpackning.
"Avancerad förpackning är ett viktigt och framväxande område inom mikroelektronik", sa Janos Veres, ingenjörschef på NextFlex, ett konsortium som arbetar för att främja tillverkning av tryckt flexibel elektronik, till Lifewire i en e-postintervju. "Det handlar vanligtvis om att integrera olika komponenter på formnivån som analoga, digitala eller till och med optoelektroniska "chiplets" i ett komplext paket."
A Chip Sandwich
Apple byggde sitt nya M1 Ultra-chip genom att kombinera två M1 Max-chips med UltraFusion, dess specialbyggda förpackningsmetod.
Vanligtvis ökar chiptillverkare prestandan genom att ansluta två kretsar via ett moderkort, vilket vanligtvis medför betydande kompromisser, inklusive ökad latens, minskad bandbredd och ökad strömförbrukning. Apple tog ett annat tillvägagångssätt med UltraFusion som använder en kiselmellanläggare som ansluter chipsen över mer än 10 000 signaler, vilket ger en ökad 2.5 TB/s med låg latens, bandbredd mellan processorer.
Den här tekniken gör det möjligt för M1 Ultra att bete sig och kännas igen av programvaran som ett chip, så utvecklare behöver inte skriva om koden för att dra nytta av dess prestanda.
"Genom att koppla två M1 Max-matriser med vår UltraFusion-förpackningsarkitektur kan vi skala Apples kisel till oöverträffade nya höjder", säger Johny Srouji, Apples senior vice president för Hardware Technologies, i ett pressmeddelande. "Med sin kraftfulla CPU, massiva GPU, otroliga Neural Engine, ProRes hårdvaruacceleration och enorma mängd enhetligt minne, kompletterar M1 Ultra M1-familjen som världens mest kraftfulla och kapabla chip för en persondator."
Tack vare den nya förpackningsdesignen har M1 Ultra en 20-kärnig CPU med 16 högpresterande kärnor och fyra högeffektiva kärnor. Apple hävdar att chippet levererar 90 procent högre multitrådsprestanda än det snabbaste tillgängliga 16-kärniga PC-chippet i samma kraftomslag.
Det nya chippet är också mer effektivt än sina konkurrenter, hävdar Apple. M1 Ultra når PC-chippets toppprestanda med 100 färre watt, vilket innebär att mindre energi förbrukas och fläktarna går tyst, även med krävande appar.
Power in Numbers
Apple är inte det enda företaget som utforskar nya sätt att paketera chips. AMD avslöjade på Computex 2021 en förpackningsteknik som staplar små chips ovanpå varandra, kallad 3D-paketering. De första chipsen som använder tekniken kommer att vara Ryzen 7 5800X3D gaming PC-chips som väntas senare i år. AMD:s tillvägagångssätt, som kallas 3D V-Cache, binder samman höghastighetsminneschips till ett processorkomplex för en prestandaökning på 15 %.
Innovationer inom chipförpackningar kan leda till nya typer av prylar som är plattare och mer flexibla än de som finns tillgängliga för närvarande. Ett område som ser framsteg är tryckta kretskort (PCB), sa Veres. Skärningen mellan avancerad förpackning och avancerad PCB kan leda till "System Level Packaging" PCB med inbäddade komponenter, vilket eliminerar diskreta komponenter som motstånd och kondensatorer.
Nya chiptillverkningstekniker kommer att leda till "platt elektronik, origamielektronik och elektronik som kan krossas och smulas sönder", sa Veres. "Det slutliga målet kommer att vara att helt och hållet eliminera skillnaden mellan paket, kretskort och system."
Nya chipförpackningstekniker håller ihop olika halvledarkomponenter med passiva delar, sa Tobias Gotschke, Senior Project Manager New Venture på SCHOTT, som tillverkar kretskortskomponenter, i en e-postintervju med Lifewire. Detta tillvägagångssätt kan minska systemstorleken, öka prestandan, hantera stora termiska belastningar och minska kostnaderna.
SCHOTT säljer material som tillåter tillverkning av glaskretskort. "Detta kommer att möjliggöra mer kraftfulla paket med större utbyte och snävare tillverkningstoleranser och kommer att resultera i mindre, miljövänliga chips med minskad strömförbrukning", sa Gotschke.
