3月10日，苹果在2022春季发布会上推出了M1Max芯片的升级版——M1Ultra，创新采用了封装架构UltraFusion连接两个M1Max芯片的管芯以创建具有前所未有的性能和功能的片上系统(SoC)。3月23日，Nvidia在GTC2022大会上发布了类似的消息。黄仁勋宣布推出首款面向AI基础设施和高性能计算的数据中心专用CPU。新的GraceHopper可以并联在同一块主板上，组成144核GraceCPU超级芯片，内存带宽1TB/s。两家公司的芯片有不同的目标市场。Apple瞄准消费者和专业工作站市场，而Nvidia则寻求在高性能计算市场掀起波澜。然而，目标的不同只是凸显了快速结束单芯片设计时代的更广泛挑战。Source:top10.digitalchipgiantsintomulti-chipdesign并不是一个新概念，但直到近五年才开始流行起来。AMD、苹果、英特尔、英伟达等芯片巨头都不同程度参与其中。AMD探索了其EPYC和RYZEN处理器的小芯片设计。在2021年架构日活动中，英特尔推出了其下一代英特尔至强可扩展处理器SapphireRapids，这是一种使用小型芯片“块”构建的面向服务器市场的架构。现在，Apple和Nvidia加入了多芯片设计的行列，尽管针对的目标市场截然不同。应该看到，现代芯片制造中的挑战推动了向多芯片设计的转变。晶体管小型化的步伐已经放缓，但前沿设计中晶体管数量的增长没有放缓的迹象。以苹果的M1Ultra芯片为例。它拥有1140亿个晶体管，是个人电脑芯片中最多的，是M1的7倍。单颗M1Max的芯片面积为432平方毫米，由此推断M1Ultra的面积约为860平方毫米（官方数字不详）。M1Ultra示意图。NvidiaGraceCPU的晶体管数量一直处于保密状态，但与其一起发布的HopperH100GPU拥有800亿个晶体管，其中20个可以承载全球流量。2019年，AMD发布了拥有395亿个晶体管的64核EYPCRome处理器。NvidiaGraceCPU超级芯片。市场研究公司CounterpointResearch的研究分析师AksharaBassi表示，“随着芯片面积越来越大，晶圆良率问题变得越来越重要，多芯片模块封装设计可以实现比单芯片设计更好的功耗和性能。”目前，除了致力于打造单一完整硅晶圆的AI芯片初创公司Cerebras，芯片行业似乎已经达成共识，单芯片设计越来越“无效”。2021年4月，Cerebras发布了WSE2，这是一颗拥有2.6万亿晶体管、比ipad还大的巨型芯片。此外，行业向chiplet的转移与芯片制造商的支持齐头并进。2020年8月，全球最大芯片台积电foundry，推出了3DFabric先进封装技术系列，包括前端3D硅堆叠和后端封装技术，AMD在其EPYC和RYZEN处理器设计中使用了属于3DFabric的技术，几乎可以肯定苹果的M1Ultra芯片也使用了台积电相关封装技术（虽然苹果还没有确认，但M1Ultra是台积电生产的）其他芯片巨头如英特尔，有自己的封装技术，如EMIB和Foveros。虽然最初是供自己使用，但该公司的随着英特尔代工服务的推出，芯片制造技术正变得与更广泛的行业相关。多芯片设计的未来是什么？Hype高级分析师MarkNossokoff另一家市场研究公司rionResearch认为，“围绕基础半导体设计、制造和封装的生态已经发展到可以支持‘设计节点以经济可靠地生成小型芯片解决方案’的程度。”无缝集成使小芯片功能多样化的软件设计工具也已经足够成熟，可以优化目标解决方案的性能。”小芯片将继续存在，但就目前而言，该领域是一个孤岛。AMD、Apple、Intel和Nvidia正在将自己的互连设计应用于特定的封装技术。今年3月2日，英特尔、AMD、Arm、高通、台积电、三星、日月光、谷歌云、Meta、微软等十大巨头宣布成立小芯片标准联盟，并推出通用小芯片互联高速通道（UniversalChipletInterconnectionExpress,UCIe)，希望能将行业联合起来。该标准提供具有成本效益的“标准”2D包和用于尖端设计的“高级”包。UCIe还支持通过PCIe和CXL的封装外连接，开启了在高性能计算环境中跨多台机器连接多个芯片的可能性。UCIe白皮书中的UCIe封装方案示例。UCIe标准只是一个开始，它的未来还有待观察。Nossokoff表示，UCIe的最初创始成员代表了技术设计和制造领域的许多杰出贡献者，但许多主要组织没有加入，包括苹果、AWS、博通、IBM、Nvidia等硅代工厂和存储芯片供应商。Bassi指出，Nvidia可能特别不愿意加入UCIe联盟。Nvidia开放了其自主研发的NVLink-C2C互连技术用于定制硅集成，使其成为UCIe的潜在竞争对手。UCIe、NVLink-C2C等芯片互联技术的命运虽然决定了行业博弈的规则，但改变行业现状的可能性不大。
