칩렛이란 무엇이며 칩렛이 프로세서의 미래에 중요한 이유

칩렛은 수십 년 동안 사용되어 왔지만 매우 특정한 목적을 위해 드물게 사용되었습니다. 이제 전 세계 수백만 명의 사람들이 데스크탑 PC, 워크스테이션 및 서버에서 이를 사용하는 등 첨단 기술을 사용하고 있습니다.

업계 리더는 최근 칩렛을 활용하여 혁신의 선두 위치를 되찾았으며, 머지않아 칩렛이 컴퓨팅 세계의 표준이 될 것이 분명합니다. 그러니 편안히 앉아 칩렛에 대해 알아보고 칩렛이 왜 중요한지 알아보십시오.

칩렛은 세그먼트화된 프로세서입니다. 모든 부품을 단일 칩으로 통합하는 대신(모놀리식 접근 방식이라고 함) 특정 섹션을 별도의 칩으로 제조합니다. 그런 다음 이러한 개별 칩은 복잡한 연결 시스템을 사용하여 단일 패키지에 함께 장착됩니다.

이러한 배열을 통해 최신 제조 방법의 이점을 누릴 수 있는 부품의 크기가 줄어들어 공정 효율성이 향상되고 더 많은 부품에 장착될 수 있습니다.

크게 줄일 수 없거나 줄일 필요가 없는 칩 부분은 더 오래되고 경제적인 방법을 사용하여 생산할 수 있습니다.

이러한 프로세서를 제조하는 과정은 복잡하지만 전체 비용은 일반적으로 저렴합니다. 또한 이는 프로세서 회사에 제품 범위를 확장하기 위한 보다 관리하기 쉬운 경로를 제공합니다.

프로세서 제조업체가 칩렛으로 전환한 이유를 완전히 이해하려면 먼저 이러한 장치가 어떻게 만들어지는지 조사해야 합니다. CPU와 GPU는 일반적으로 직경이 300mm(12인치) 미만이고 두께가 1mm(0.04인치)에 불과한 초순수 실리콘으로 만들어진 대형 디스크로 수명을 시작합니다.

이 실리콘 웨이퍼는 일련의 복잡한 단계를 거쳐 절연체, 유전체, 금속 등 다양한 재료의 여러 층이 만들어집니다. 이러한 층의 패턴은 포토리소그래피라는 프로세스를 통해 생성됩니다. 포토리소그래피에서는 확대된 패턴(마스크)을 통해 자외선을 조사한 다음 렌즈를 통해 필요한 크기로 축소합니다.

패턴은 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐 설정된 간격으로 반복되며, 이들 각각은 궁극적으로 프로세서가 됩니다. 칩은 직사각형이고 웨이퍼는 원형이므로 패턴은 디스크의 둘레와 겹쳐야 합니다. 이러한 겹치는 부분은 작동하지 않으므로 최종적으로 폐기됩니다.

완료되면 각 칩에 적용된 프로브를 사용하여 웨이퍼를 테스트합니다. 전기 검사 결과는 엔지니어에게 다양한 기준에 따라 프로세서의 품질을 알려줍니다. 칩 비닝(Chip Binning)으로 알려진 이 초기 단계는 프로세서의 "등급"을 결정하는 데 도움이 됩니다.

예를 들어, 칩이 CPU로 사용되도록 의도된 경우 모든 부품은 특정 전압에서 설정된 클럭 속도 범위 내에서 작동하면서 올바르게 작동해야 합니다. 각 웨이퍼 섹션은 이러한 테스트 결과에 따라 분류됩니다.

완료되면 웨이퍼는 사용 가능한 개별 조각, 즉 "다이"로 절단됩니다. 그런 다음 이러한 다이는 특수 마더보드와 유사한 기판에 장착됩니다. 프로세서는 배포 준비가 완료되기 전에 추가 포장(예: 열 분산기 사용)을 거칩니다.

전체 시퀀스에는 제조에 몇 주가 걸릴 수 있으며 TSMC 및 Samsung과 같은 회사는 사용되는 프로세스 노드에 따라 각 웨이퍼에 대해 $3,000에서 $20,000 사이의 높은 수수료를 부과합니다.

"프로세스 노드"는 전체 제조 시스템을 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 역사적으로 트랜지스터의 게이트 길이를 따서 명명되었습니다. 그러나 제조 기술이 향상되고 더 작은 구성 요소가 허용됨에 따라 명명법은 더 이상 다이의 물리적 측면을 따르지 않으며 이제는 단순한 마케팅 도구가 되었습니다.

그럼에도 불구하고 각각의 새로운 프로세스 노드는 이전 프로세스 노드에 비해 이점을 제공합니다. 생산하는 것이 더 저렴할 수도 있고, 동일한 클럭 속도에서 더 적은 전력을 소비하거나(또는 그 반대), 더 높은 밀도를 가질 수도 있습니다. 후자의 측정 기준은 주어진 다이 영역 내에 얼마나 많은 구성 요소가 들어갈 수 있는지를 측정합니다. 아래 그래프에서 이것이 GPU(PC에서 찾을 수 있는 가장 크고 가장 복잡한 칩)에 대해 수년에 걸쳐 어떻게 발전했는지 확인할 수 있습니다.