Les chiplets effrontés rencontrent les super NoC

Clive 'Max' Maxfield | 22 août 2023

J'ai récemment constaté de plus en plus d'activité sur le front des chiplets (plusieurs dés de silicium sur un substrat commun). Plusieurs grands acteurs utilisent des implémentations internes propriétaires depuis un certain temps, mais les choses semblent évoluer de telle sorte que, dans un avenir pas si lointain, tout le monde pourra participer à la fête.

Avant de nous lancer tête première dans la mêlée avec enthousiasme et abandon (et aplomb, bien sûr), il pourrait être utile de définir quelques termes pour garantir que nous dansons tous des claquettes sur le même chant de cornemuse.

Commençons par le circuit intégré (IC), qui fait référence à un circuit formé d'un ensemble de composants (transistors, résistances, etc.) implémentés sur un petit morceau plat de matériau semi-conducteur. Bien qu’une variété de semi-conducteurs puissent être utilisés, le silicium est le plus courant, c’est pourquoi ces dispositifs sont généralement appelés « puces de silicium ».

L'expression circuit intégré monolithique est souvent utilisée pour refléter et souligner le fait que tout est mis en œuvre sur une seule pièce de silicium solide et sans soudure, distinguant ainsi ces circuits de leurs prédécesseurs, qui ont été créés à l'aide d'ensembles de composants discrets (emballés individuellement).

Les circuits intégrés peuvent être de nature analogique, numérique ou à signaux mixtes (à la fois analogiques et numériques). Je ne vais pas mentionner les appareils à radiofréquence (RF), car le simple fait de penser à ce qu'il faut pour en concevoir un me fait mal à la tête.

Les termes ASIC, ASSP et SoC sont souvent une source de confusion pour les imprudents. Comme je l'ai écrit dans mon livre Bebop to the Boolean Boogie: An Unconventional Guide to Electronics (que j'utilise moi-même souvent comme référence) : "D'une manière générale, un circuit intégré spécifique à une application (ASIC) est un composant conçu par et/ ou utilisé par une seule entreprise dans un système spécifique. En comparaison, un produit standard spécifique à une application (ASSP) est un dispositif à usage plus général créé à l'aide d'outils et de technologies ASIC, mais destiné à être utilisé par plusieurs sociétés de conception de systèmes. Pendant ce temps, un système sur puce (SoC) est un ASIC ou un ASSP qui agit comme un sous-système complet comprenant un ou plusieurs processeurs, de la mémoire, des périphériques, une logique personnalisée, etc.

Il y a plusieurs choses à noter ici. Lorsqu'ils entendent les termes ASIC et ASSP, la réaction instinctive de nombreuses personnes est de penser aux appareils numériques, mais c'est parce que ces personnes viennent du domaine numérique. Les concepteurs analogiques peuvent très bien considérer leurs créations purement analogiques comme des ASIC et des ASSP. Les aficionados de l'analogique aiment également dire que le numérique est un sous-ensemble de l'analogique, ce qui explique pourquoi ils n'ont pas beaucoup d'amis et ont tendance à se retrouver seuls dans un coin lors des soirées. Cela dit, même les appareils « purement numériques » contenant des quantités ahurissantes de fonctions numériques incluront presque invariablement une poignée d'éléments analogiques pour surveiller des éléments tels que la tension et la température, ainsi que des fonctions analogiques plus importantes telles que des boucles à verrouillage de phase (PLL).

Vers les années 1970, il était courant de n'implémenter que de petites quantités de logique numérique dans un circuit intégré (je pense aux appareils de la série 7400 de Texas Instruments et aux composants de la série 4000 de RCA). À cette époque, les cartes de circuits imprimés (PCB) pouvaient contenir des centaines de ces composants. Au fil du temps, nous avons commencé à avoir moins d’appareils, chacun contenant davantage de fonctions numériques.

Chaque processus semi-conducteur a des règles sur la taille minimale des structures pouvant être fabriquées sur la puce. Chaque processus de nouvelle génération est appelé nœud technologique ou nœud de processus, désigné par la taille minimale des fonctionnalités pouvant être obtenue par ce processus (je simplifie les choses, mais je suis sûr que vous comprenez l'essentiel). Historiquement, la taille de ces caractéristiques (et donc des nœuds de processus) était spécifiée en millionièmes de mètre (micromètres ou µm). Les premiers ASIC que j'ai conçus vers 1980 étaient des dispositifs Toshiba implémentés au niveau du nœud de 5 µm. De nos jours, les nœuds de processus sont spécifiés en milliardièmes de mètre (nanomètres ou nm).