Princípios importantes
- Uma revolução crescente na embalagem de chips reúne componentes para maior potência.
- Os novos chips M1 Ultra da Apple conectam dois chips M1 Max com 10.000 fios que transportam 2,5 terabytes de dados por segundo.
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A Apple afirma que o novo chip também é mais eficiente que seus concorrentes.
Como um chip de computador é combinado com outros componentes pode levar a grandes ganhos de desempenho.
Os novos chips M1 Ultra da Apple usam avanços em um tipo de fabricação de chips chamado "embalagem". O UltraFusion da empresa, o nome de sua tecnologia de embalagem, conecta dois chips M1 Max com 10.000 fios que podem transportar 2.5 terabytes de dados por segundo. O processo faz parte de uma revolução crescente na embalagem de chips.
"Embalagens avançadas são uma área importante e emergente da microeletrônica", disse Janos Veres, diretor de engenharia da NextFlex, um consórcio que trabalha para avançar na fabricação de eletrônicos flexíveis impressos, em entrevista por e-mail. "Trata-se normalmente da integração de diferentes componentes de nível de matriz, como "chiplets" analógicos, digitais ou até mesmo optoeletrônicos dentro de um pacote complexo."
A Chip Sandwich
A Apple construiu seu novo chip M1 Ultra combinando dois chips M1 Max usando o UltraFusion, seu método de embalagem personalizado.
Normalmente, os fabricantes de chips aumentam o desempenho conectando dois chips por meio de uma placa-mãe, o que normalmente traz desvantagens significativas, incluindo maior latência, largura de banda reduzida e maior consumo de energia. A Apple adotou uma abordagem diferente com o UltraFusion, que usa um interposer de silício que conecta os chips em mais de 10.000 sinais, fornecendo um aumento de 2.5 TB/s de baixa latência, largura de banda entre processadores.
Esta técnica permite que o M1 Ultra se comporte e seja reconhecido pelo software como um chip, para que os desenvolvedores não precisem reescrever o código para aproveitar seu desempenho.
"Ao conectar duas matrizes M1 Max com nossa arquitetura de embalagem UltraFusion, podemos escalar o silício da Apple para novos patamares sem precedentes", disse Johny Srouji, vice-presidente sênior de tecnologias de hardware da Apple, em um comunicado à imprensa. "Com sua poderosa CPU, GPU massiva, incrível Neural Engine, aceleração de hardware ProRes e enorme quantidade de memória unificada, o M1 Ultra completa a família M1 como o chip mais poderoso e capaz do mundo para um computador pessoal."
Graças ao novo design de embalagem, o M1 Ultra possui uma CPU de 20 núcleos com 16 núcleos de alto desempenho e quatro núcleos de alta eficiência. A Apple afirma que o chip oferece desempenho multithread 90% maior do que o chip de desktop de 16 núcleos mais rápido disponível no mesmo envelope de energia.
O novo chip também é mais eficiente que seus concorrentes, afirma a Apple. O M1 Ultra atinge o desempenho máximo do chip de PC usando 100 watts a menos, o que significa que menos energia é consumida e as ventoinhas funcionam silenciosamente, mesmo com aplicativos exigentes.
Poder nos Números
A Apple não é a única empresa a explorar novas formas de empacotar chips. A AMD revelou na Computex 2021 uma tecnologia de embalagem que empilha pequenos chips uns sobre os outros, chamada de embalagem 3D. Os primeiros chips usando a tecnologia serão os chips de PC para jogos Ryzen 7 5800X3D, esperados ainda este ano. A abordagem da AMD, chamada 3D V-Cache, une chips de memória de alta velocidade em um complexo de processador para um aumento de 15% no desempenho.
Inovações nas embalagens de chips podem levar a novos tipos de gadgets mais planos e flexíveis do que os disponíveis atualmente. Uma área que vê progresso são as placas de circuito impresso (PCBs), disse Veres. A interseção de empacotamento avançado e PCB avançado pode levar a PCBs de "empacotamento de nível de sistema" com componentes incorporados, eliminando componentes discretos como resistores e capacitores.
Novas técnicas de fabricação de chips levarão a "eletrônicos planos, eletrônicos de origami e eletrônicos que podem ser esmagados e desintegrados", disse Veres. "O objetivo final será eliminar completamente a distinção entre pacote, placa de circuito e sistema."
Novas técnicas de empacotamento de chips unem diferentes componentes semicondutores com peças passivas, disse Tobias Gotschke, Gerente de Projeto Sênior New Venture da SCHOTT, que fabrica componentes de placas de circuito, em entrevista por e-mail à Lifewire. Essa abordagem pode reduzir o tamanho do sistema, aumentar o desempenho, lidar com grandes cargas térmicas e reduzir custos.
SCHOTT comercializa materiais que permitem a fabricação de placas de circuitos de vidro. "Isso permitirá pacotes mais poderosos com maior rendimento e tolerâncias de fabricação mais apertadas e resultará em chips menores e ecologicamente corretos com consumo de energia reduzido", disse Gotschke.
