Chiplet: come aumentare le performance e garantire potenza di calcolo
I chiplet sono dei componenti elettronici (die) le cui proprietà consentono la realizzazione di sistemi di elaborazione più piccoli, capaci di una comunicazione efficiente e dal costo di produzione ridotto. Tali caratteristiche li hanno portati a essere considerati concretamente come il futuro del mondo delle CPU.
Per poter gestire applicazioni di nuova generazione, i team IT ricercano prima di tutto una potenza di calcolo maggiore e delle tempistiche di risposta rapide. I chiplet rispondono alle suddette necessità, permettendo di superare i limiti fisici rappresentati dalle dimensioni dei transistor (che hanno ormai raggiunto il massimo livello di miniaturizzazione possibile).
I chiplet in silicio sono la scelta migliore
A livello fisico i chiplet sono costituiti da una sottile piastrina di materiale semiconduttore, sulla quale viene realizzato il circuito del microprocessore. Per buona parte dei produttori, il silicio garantisce alti standard qualitativi e rappresenta senza alcun dubbio il materiale che offre le migliori prestazioni.
Stando a quanto si è potuto osservare, i chiplet in silicio hanno una resa generalmente più affidabile perché sono meno soggetti a difetti di produzione, dispongono di una maggiore potenza di calcolo e hanno costi di produzione relativamente bassi. Possono inoltre essere implementati in architetture complesse che assicurano connessioni ad alta velocità.
Un esempio di ciò è la disposizione orizzontale 2D con connessioni verticali 3D fra i chip logici. Tale architettura permette ai progettisti di combinare blocchi IP e tecnologie di processo con elementi di memoria e I/O. I vantaggi principali offerti da questo tipo di interconnessioni sono una larghezza di banda più ampia e minori latenze.
Come vengono impiegati i chiplet nelle CPU attuali
Oggi i chiplet sono molto utilizzati nelle CPU multicore (ovvero quelle costituite da più unità di calcolo indipendenti) che lavorano contemporaneamente e permettono lo svolgimento in simultanea di diverse funzionalità. Le più comuni sono le dual-core e le quad-core ma, grazie al continuo miglioramento della tecnologia costruttiva, si è arrivati ad avere processori a 6, 8, 10, 12 e 16 core.
A potenziare ulteriormente la capacità di calcolo dei microprocessori contribuisce anche il multithreading. Si tratta di una tecnica volta a consentire su uno stesso spazio di indirizzamento l’esecuzione di più thread (core virtuali), che condividono anche la stessa cache e lo stesso translation lookaside buffer.
Queste due tecnologie si possono combinare fra loro per ottenere vantaggi considerevoli nelle prestazioni del sistema. Le CPU più moderne le implementano entrambe tramite l’associazione di thread virtuali a un determinato numero di core fisici (un processore con 4 core in Hyper-Threading, ad esempio, può simulare la potenza di calcolo di 8 core fisici).
Definizione di uno standard per il futuro dei chiplet
La continua progressione tecnologica dei chiplet ha reso necessaria una standardizzazione condivisa globalmente, affinché i produttori potessero essere in grado di produrre chip proprietari. Per tale ragione, nel 2019, il gruppo di lavoro Open Domain-Specific Architecture ha definito gli standard di settore e l’ecosistema praticabile.
Grazie alle nuove linee guida che rendono i chiplet standard, ora i produttori possono impilarli su un singolo circuito di silicio, ottenendo così una vasta varietà di componenti CPU che risultano essere anche intercambiabili fra loro.
I chiplet stanno dunque aprendo la strada alla creazione di processori modulari basati su componenti di sistema pronti all’uso. Il beneficio principale di questo approccio è che la CPU potrà essere costruita appositamente per supportare le attività di elaborazione di un’app specifica.
