Liệu chiplet có phải câu trả lời cho định luật Moore?

Định luật Moore vẫn nói rằng số lượng bóng bán dẫn mỗi năm sẽ giảm một nửa. Sau đó, cứ hai năm một lần mới có sự thay đổi, nhưng tới năm 2016 thì định luật Moore chững lại và cần phải có những phát minh mới. Có thể chiplet chính là câu trả lời.

Định luật Moore đã là kim chỉ nam trong nhiều năm. Nhưng bóng bán dẫn không thể nhỏ hơn được nữa. Cái kết đã nhìn thấy trước mắt và những nhà sản xuất chip lại phải loay hoay tìm cách mới vì đó vốn là thứ giúp họ bán được chip trong hàng chục năm qua.

“Định luật Moore đang chậm lại”, CRO Mark Papermaster của AMD nói với tờ Wired. “Vẫn có thể làm mật độ dày hơn nhưng sẽ tốn chi phí và mất thời gian hơn.” Vậy là các hãng chip phải tìm cách bán được hàng, tạo ra nhiều con chip khỏe hơn tung ra thị trường. Sau cùng thì mua máy mới với vi xử lý mới để làm gì nếu nó chẳng mạnh hơn máy cũ?

Một ý tưởng mới đây có tên chiplet đang trở thành hy vọng. Hiểu nôm na chiplet là các mảnh silicon được xếp vào nhau giống như các khối logo. Thay vì làm cả bảng mạch trên một con chip, các chiplet được “xếp hình” theo nhiều dạng khác nhau để các vi xử lý đa chíp trần (multi-die) cho các tác vụ khác nhau như machine learning hay điện toán đám mây.

Cấu tạo vi xử lý theo kiểu chiplet

Cả AMD và Intel đều tin rằng toàn ngành sẽ đi theo hướng này vì nó giúp họ nhanh chóng tạo ra vi xử lý mạnh hơn. “Đây là bản tiến hóa của định luật Moore”, Ramune Nagisetty, kĩ sư cấp cao tại Intel cho hay. Quy trình hiện tại sản xuất bóng bán dẫn và chip nhỏ là rất phức tạp và tốn kém. Chiplet sẽ mang tới cách tạo ra vi xử lý mạnh hơn nhưng với chi phí thấp hơn và ít lỗi hơn.

Chiplet không phải thứ gì xa xôi mà đã được AMD thử nghiệm khi sản xuất vi xử lý máy chủ Epyc. Epyc gồm 4 chiplet và các kĩ sư AMD ước tính nếu họ cố làm nó thành một con chip lớn duy nhất thì ít nhất chi phí sản xuất sẽ gấp đôi. Thành công của Epyc là rất rõ ràng khi hồi đầu tuần, AMD tuyên bố sẽ sản xuất Epyc thế hệ 2 làm từ 8 chiplet (64 lõi), giúp tăng gấp đôi sức mạnh.

Vi xử lý máy chủ Epyc thế hệ đầu của AMD gồm 4 chiplet

Intel cũng đang làm việc với ý tưởng thiết kế kiểu mô-đun, tạo ra vi xử lý cho laptop kết hợp CPU Intel với “mô-đun đồ họa được thiết kế riêng từ AMD”. Việc này đánh dấu lần đầu tiên Intel dùng lõi từ nhà sản xuất khác để tạo ra vi xử lý chính của mình.

“Kết hợp theo kiểu chiplet giúp các bên hợp tác chặt chẽ hơn thay vì vi xử lý đồ họa tách biệt”, Nagisetty nói. Chip hiện đã được dùng trên sản phẩm của HP và Dell. Các thế hệ chip tương lai cũng đã sẵn sàng.

Lầu năm góc cũng rất hứng thú với quy trình mới, cam kết đầu tư 1.5 tỉ đô la qua Electronic Resurgence Initiative của DARPA để nghiên cứu trong lĩnh vực này. Các trường đại học, hãng sản xuất chip, nhà thầu sẽ nhận được khoản tài trợ qua chương trình này để phát triển công nghệ chiplet. DARPA cũng đang muốn tạo ra một chuẩn mới để mô-đun từ các hãng khác nhau có thể kết hợp cùng nhau. Intel đã đồng ý tạo ra “công nghệ liên kết miễn phí” cho chiplet của mình.

Khi cách tiếp cận theo kiểu mô-đun này tiếp tục phát triển, chúng ta sẽ cùng chờ xem các thành phần khác trong giới công nghệ sẽ đón nhận kiến trúc mới ra sao, và liệu nó có thể là phiên bản kéo dài của định luật Moore trong những năm tới không.

Xem thêm:

• Chip thế hệ 9 của Intel chỉ ra một đường đi mới, không cần tuân theo luật Moore
• Nvidia: Định luật Moore đã chết, GPU sẽ sớm thay thế CPU
• Liệu máy tính có thể mạnh lên mãi không?