Key Takeaways
- Eine wachsende Revolution in der Chipverpackung fügt Komponenten für mehr Leistung zusammen.
- Die neuen M1 Ultra-Chips von Apple verbinden zwei M1 Max-Chips mit 10.000 Drähten, die 2,5 Terabyte Daten pro Sekunde übertragen.
-
Apple behauptet, der neue Chip sei auch effizienter als die Konkurrenz.
Wie ein Computerchip mit anderen Komponenten verschmolzen wird, kann zu großen Leistungssteigerungen führen.
Apples neue M1 Ultra-Chips nutzen Fortschritte in einer Art Chipherstellung, die als "Verpackung" bezeichnet wird. Die UltraFusion des Unternehmens, so der Name seiner Verpackungstechnologie, verbindet zwei M1 Max-Chips mit 10.000 Drähten, die 2 übertragen können.5 Terabyte Daten pro Sekunde. Der Prozess ist Teil einer wachsenden Revolution im Chip-Packaging.
"Advanced Packaging ist ein wichtiger und aufstrebender Bereich der Mikroelektronik", sagte Janos Veres, Director of Engineering bei NextFlex, einem Konsortium, das daran arbeitet, die Herstellung von gedruckter flexibler Elektronik voranzutreiben, in einem E-Mail-Interview mit Lifewire. "In der Regel geht es darum, verschiedene Komponenten auf Chipebene wie analoge, digitale oder sogar optoelektronische "Chiplets" in ein komplexes Gehäuse zu integrieren."
Ein Chips-Sandwich
Apple baute seinen neuen M1 Ultra Chip, indem es zwei M1 Max Chips mit UltraFusion kombinierte, seiner maßgeschneiderten Verpackungsmethode.
Normalerweise steigern Chiphersteller die Leistung, indem sie zwei Chips über ein Motherboard verbinden, was normalerweise erhebliche Kompromisse mit sich bringt, einschließlich erhöhter Latenz, reduzierter Bandbreite und erhöhtem Stromverbrauch. Apple hat mit UltraFusion einen anderen Ansatz gewählt, der einen Silizium-Interposer verwendet, der die Chips über mehr als 10.000 Signale verbindet und so eine erhöhte 2.5 TB/s mit geringer Latenz, Bandbreite zwischen Prozessoren.
Diese Technik ermöglicht es dem M1 Ultra, sich zu verh alten und von der Software als ein Chip erkannt zu werden, sodass Entwickler keinen Code neu schreiben müssen, um seine Leistung zu nutzen.
"Durch die Verbindung von zwei M1 Max-Dies mit unserer UltraFusion-Packaging-Architektur sind wir in der Lage, Apple-Silizium auf beispiellose neue Höhen zu skalieren", sagte Johny Srouji, Senior Vice President of Hardware Technologies von Apple, in einer Pressemitteilung. „Mit seiner leistungsstarken CPU, der massiven GPU, der unglaublichen Neural Engine, der ProRes-Hardwarebeschleunigung und der riesigen Menge an einheitlichem Speicher vervollständigt der M1 Ultra die M1-Familie als der weltweit leistungsstärkste und leistungsfähigste Chip für einen Personal Computer.“
Dank des neuen Verpackungsdesigns verfügt der M1 Ultra über eine 20-Kern-CPU mit 16 Hochleistungskernen und vier hocheffizienten Kernen. Apple behauptet, dass der Chip eine um 90 Prozent höhere Multithreading-Leistung liefert als der schnellste verfügbare 16-Core-PC-Desktop-Chip bei gleicher Leistungsaufnahme.
Der neue Chip ist auch effizienter als seine Konkurrenten, behauptet Apple. Der M1 Ultra erreicht die Spitzenleistung des PC-Chips mit 100 Watt weniger, wodurch weniger Energie verbraucht wird und die Lüfter auch bei anspruchsvollen Apps leise laufen.
Macht in Zahlen
Apple ist nicht das einzige Unternehmen, das neue Möglichkeiten zur Verpackung von Chips erkundet. AMD hat auf der Computex 2021 eine Verpackungstechnologie vorgestellt, bei der kleine Chips übereinander gestapelt werden, die sogenannte 3D-Verpackung. Die ersten Chips, die diese Technologie verwenden, werden die Gaming-PC-Chips Ryzen 7 5800X3D sein, die später in diesem Jahr erwartet werden. AMDs Ansatz namens 3D V-Cache bindet Hochgeschwindigkeits-Speicherchips in einen Prozessorkomplex ein, um die Leistung um 15 % zu steigern.
Innovationen in der Chipverpackung könnten zu neuen Arten von Gadgets führen, die flacher und flexibler sind als die derzeit erhältlichen. Ein Bereich, in dem Fortschritte zu verzeichnen seien, seien Leiterplatten (PCBs), sagte Veres. Die Überschneidung von Advanced Packaging und Advanced PCB könnte zu „System Level Packaging“-PCBs mit eingebetteten Komponenten führen, wodurch diskrete Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren eliminiert würden.
Neue Chip-Fertigungstechniken werden zu "flacher Elektronik, Origami-Elektronik und Elektronik führen, die zerdrückt und zerbröckelt werden kann", sagte Veres. "Das ultimative Ziel wird es sein, die Unterscheidung zwischen Gehäuse, Leiterplatte und System vollständig aufzuheben."
Neue Chip-Packaging-Techniken verbinden verschiedene Halbleiterkomponenten mit passiven Teilen, sagte Tobias Gotschke, Senior Project Manager New Venture bei SCHOTT, das Leiterplattenkomponenten herstellt, in einem E-Mail-Interview mit Lifewire. Dieser Ansatz kann die Systemgröße reduzieren, die Leistung steigern, große Wärmelasten handhaben und Kosten senken.
SCHOTT vertreibt Materialien, die die Herstellung von Glasleiterplatten ermöglichen. "Dies wird leistungsstärkere Gehäuse mit größerer Ausbeute und engeren Fertigungstoleranzen ermöglichen und zu kleineren, umweltfreundlichen Chips mit reduziertem Stromverbrauch führen", sagte Gotschke.
