蘋果發布“合二為一”芯片，華為公布“芯片疊加”的專利

昨日凌晨的蘋果春季發布會上，蘋果發布了最強的 “M1 Ultra”芯片。

在大會上，蘋果公布了 M1 Ultra 芯片很多牛逼的參數，比如：晶體管數量1140億顆；20核CPU（16 個高性能內核和 4 個高效內核）；最高64核GPU；32核神經網絡引擎；2.5TB/s數據傳輸速率；800GB/s內存帶寬；最高128GB統一內存。

M1 Ultra 是 Apple 芯片的又一個游戲規則改變者，它將再次震撼 PC 行業。通過將兩個M1 Max 芯片與我們的 UltraFusion 封裝架構相連接，我們能夠將 Apple 芯片擴展到前所未有的新高度。

蘋果公司硬件技術高級副總裁Johny Srouji表示：“憑借其強大的CPU、龐大的 GPU、令人難以置信的神經引擎、ProRes 硬件加速和海量統一內存，M1 Ultra 完善了M1系列，成為世界上最強大、功能最強大的個人計算機芯片。”

眾所周知，要做更強大的芯片，就需要堆更多的電路，更多的晶體管，而工藝越先進，同樣的面積就能塞進去更多晶體管，芯片性能上限就越高，這也是為何大家追求更先進制程的原因之一。

但在當下的工藝技術條件下，晶體管多了，良率就會降低，良率低了，那每個芯片就會變得非常昂貴，那么如何才能在降低成本的前提下，做出超越極限的芯片呢？

蘋果的做法是采用M1 Max中隱藏的芯片互連模塊，通過UltraFushion架構把兩塊芯片像拼拼圖一樣“合二為一”。

蘋果的“UltraFushion”其實就是Die to Die Connection，就是在芯片設計時在同一個封裝（package）里面使用多枚硅片（silicon），并且在其中設計極其高速的互聯通道，使得這兩塊硅片可以形同一塊芯片一樣共同工作。

UltraFusion使用了1萬條DTD連接，提供了高達2.5TB/s的互聯速度，它的帶寬極高、能耗極低，而且由于是數塊die共同封裝，其對良率的敏感度要遠低于一塊超巨型芯片，因此DTD也被認為是未來芯片性能發展的一條具有巨大潛力的道路。

值得一提的是，M1 Max是一個基于小芯片(Chiplet)的設計中將多個芯片堆疊在一起的芯片模塊(MCM)，其2-tile的規格使其從CPU到GPU到NPU到內存帶寬到內存容量，全部都是2xM1 Max的規格。

當然這條道路也不是只有蘋果在走，AMD 早在 2017 年就引入了MCM 并且在 2019 年引入了Chiplet 設計，未來的發展趨勢是進一步提升堆疊能力，實現所謂的 3D 堆疊，也就是不僅在 2D 上擴展，還要在垂直方向上擴展。

而國內企業有同樣思路的就是華為海思了。在2021年5月份的時候，華為將“雙芯疊加”的專利進行了公開，并表示14nm技術可以到達7nm的性能，此消息一出頓時在世界范圍內引起熱議，得到全球的關注。簡單來講14nm與7nm之間，它們的主要差別就是在芯片面積相同的情況下，7nm可以擁有更多的晶體管數量，在性能方面自然也會有所提升。

知乎用戶@超合金彩虹糖表示，這顆M1Ultra是蘋果野心的進一步延續，連最有錢的蘋果也轉向Chiplet了，這預示著也許未來在消費級領域，高性能產品走Chiplet這條路可以走得通。目前來看，芯片組合疊加已經從理論變成現實，從芯片封裝的角度來看，逐漸從2.5D封裝走向3D封裝，芯粒(Chiplet) 將提供最佳性能和最大靈活性。臺積電、英特爾、三星、AMD等十家公司已經行動了，聯合創建UCIe聯盟。（詳情：英特爾、AMD、Arm等九大企業宣布UCle開放標準，推動Chiplet發展）

UCIe聯盟創建的初衷是將小芯片打造成開放，互聯的產業發展生態，讓不同客戶也能通過各類小芯片產品滿足更多的需求。

未來，以Chiplet模式集成的芯片會是一個“超級”異構系統，可以帶來更多的靈活性和新的機會。

芯原股份創始人、董事長兼總裁戴偉民曾表示，對于產業來說，Chiplet帶來了新的機會，在標準與生態層次上，Chiplet建立了新的可互操作的組件、互連協議和軟件生態系統；對于芯片制造與封裝來說，增設了多芯片模塊 (Multi-Chip Module，MCM) 業務，Chiplet迭代周期遠低于ASIC，可提升晶圓廠和封裝廠的產線利用率；對于半導體IP來說，升級為Chiplet供應商，可提升IP的價值且有效降低芯片客戶的設計成本；最后對于芯片設計來說，降低了大規模芯片設計的門檻。

戴偉民建議國內企業持續推進Chiplet量產和2.5D/3D封測技術開發。