Isso mesmo. Eu escrevi esse termo corretamente: chiplet.
Sério. Eu não tentei escrever chiclete ou outlet, e o corretor do Microsoft Word decidiu entrar em ação quando eu menos queria ou esperava. E esse termo pode ser relativamente novo para você. Mas para mim, já é um ilustre conhecido do passado.
O chiplet está na moda. Para muitos, ele representa não apenas o presente, mas também o futuro de setores tão importantes como o das CPUs x86. E esses que pensam assim não são futuristas ou otimistas. Podem ser considerados realistas.
A verdade é que o chiplet já tem desempenhado um papel cada vez mais relevante no setor de GPUs, embora ainda não tenha decolado em todos os níveis. É provável que sua adoção completa leve mais alguns anos, desde que o ritmo atual seja mantido.
E neste artigo, vou explicar melhor o que é o chiplet, suas origens e os desafios que precisam ser superados para que ele alcance o máximo do seu potencial.
A história do chiplet
Embora possamos pensar que a história do chiplet é recente e que estamos diante de algo novo e inovador que está em funcionamento há apenas alguns anos no setor de tecnologia, tal pensamento é equivocado, mostrando que não entendemos direito o ritmo que a banda da evolução tecnológica está tocando. Um exemplo muito antigo desse tipo de tecnologia pode ser encontrado nos processadores Intel Pentium II, que tinham a cache L2 externalizada e compartilhavam um encapsulamento.
Por outro lado, é verdade que dentro do mercado tecnológico de consumo em geral, os chiplets só começaram a ser adotados em larga escala há alguns anos. E é verdade que eles nunca desfrutaram de tanta popularidade como a alcançada nesse momento.
E essa popularidade está diretamente relacionada com a maturidade da tecnologia como um todo.
O que é um chiplet, e para que ele serve
Um chiplet é, em termos amplos, um chip que pode abrigar diferentes elementos, e é projetado para trabalhar em conjunto com outros chips, seja integrado em um mesmo encapsulamento ou em um encapsulamento independente, com uma distribuição 2D (horizontal) ou 3D (empilhado verticalmente).
Ele pode conter desde os núcleos de um processador e suas memórias cache até uma GPU, e existem chiplets que contam com apenas memória cache e memória HBM.
O conceito de chiplet não se limita apenas a processadores ou núcleos gráficos segmentados. Ele é muito mais amplo, e se estende a uma grande variedade de componentes que possuem um objetivo muito claro: criar soluções complexas a partir da união de peças mais simples, que são interconectadas para funcionar como se fossem uma só.
Na verdade, seu conceito é mais fácil de entender do que parece.
Por exemplo, pense na complexidade de projetar e fabricar um processador x86 com 16 núcleos em uma única pastilha de silício, seguindo um design de núcleo monolítico. No entanto, com um design baseado em chiplets, poderíamos dividir esses 16 núcleos em duas pastilhas de silício e interconectá-las, reduzindo assim a complexidade e o impacto na pastilha.
Portanto, um chiplet é uma unidade de silício, um semicondutor mais simples que pode conter desde núcleos de CPU até caches, núcleos gráficos e outros elementos, e serve para criar componentes mais complexos por meio da interconexão dessas unidades.
Por que o chiplet é tão importante?
O chiplet é importante porque permite superar as limitações impostas pelo design de núcleo monolítico, tanto em termos tecnológicos, de design, custo e fabricação na pastilha de silício. É só pensar no seria necessário para projetar uma CPU de 16 núcleos e 32 threads sem recorrer a esse recurso de design.
Todos os elementos teriam que estar certificados em uma única pastilha de silício, o que aumentaria significativamente a complexidade do design e a dificuldade de fabricação. Além disso, qualquer falha em um único núcleo afetaria toda a pastilha, levando a uma maior taxa de rejeição durante o processo de fabricação.
Ao adotar a abordagem de chiplet, é possível dividir os componentes em unidades menores e independentes, facilitando o projeto e a fabricação. Cada chiplet pode ser projetado e fabricado separadamente, com maior flexibilidade e menor risco de falha.
Esses chiplets podem ser conectados entre si por meio de interfaces de alta velocidade, como a tecnologia interposer ou a interconexão por meio de pacotes de chips, permitindo a comunicação eficiente entre eles.
Além disso, a abordagem de chiplet oferece a possibilidade de escalabilidade. Os fabricantes podem criar diferentes configurações de produtos usando os mesmos chiplets básicos, alterando o número de componentes utilizados. Isso proporciona uma maior variedade de opções para os consumidores, permitindo escolher entre diferentes níveis de desempenho e recursos, de acordo com suas necessidades e orçamento.
Outra vantagem significativa dos chiplets é a redução do tempo de desenvolvimento e o aumento da velocidade de lançamento no mercado. Com a divisão do projeto em unidades menores, os fabricantes podem trabalhar em paralelo no desenvolvimento de diferentes chiplets, acelerando o processo de design e reduzindo o tempo necessário para levar um produto ao mercado.
Além disso, os chiplets também contam com o potencial de melhorar a eficiência energética dos sistemas. Ao dividir os componentes em unidades menores, é possível otimizar o design de cada chiplet para uma determinada função ou tarefa, resultando em uma melhor eficiência energética global do sistema. Isso é especialmente relevante em áreas como data centers e dispositivos móveis.
Os desafios que precisam ser superados
No setor de CPUs, a adoção de chiplets já começou a acontecer. Empresas como a AMD lançaram processadores baseados nesse design, como é o caso da linha Ryzen, que utiliza múltiplos chiplets de núcleos de CPU interconectados. Esses processadores oferecem um desempenho significativo e uma relação custo-benefício competitiva em comparação com as soluções monolíticas tradicionais.
Porém, ainda existem desafios a serem superados na adoção generalizada de chiplets. Um deles é a complexidade da interconexão entre os elementos.
Garantir uma comunicação eficiente e de baixa latência entre os chiplets requer o desenvolvimento de tecnologias avançadas de interconexão e aprimoramentos nas interfaces de alta velocidade.
Outro problema a ser superado é a necessidade de desenvolver ferramentas e metodologias de projeto específicas para a abordagem de chiplets. As equipes de design precisam se adaptar a uma nova forma de projetar sistemas, levando em consideração a interconexão entre os elementos e otimizando o desempenho global do sistema.
Apesar dos desafios apresentados, a tendência é que a adoção de chiplets continue a crescer nos próximos anos. Com os avanços contínuos na tecnologia de fabricação e interconexão, essa é uma solução viável, que oferece uma série de benefícios atrelados. Sua popularidade vai resultar em um cenário de inovação muito interessante para o hardware de diferentes dispositivos.