Mit dem wachsenden Bedarf an Rechenleistung und Leistung werden Prozessoren immer größer – viel größer. Sogar einige der heutigen Gaming-Grafikkarten sprengen die Grenzen eines kleinen Pakets, sind aber im Vergleich zu KI-Beschleunigern und Supercomputer-Chips relativ klein. Von nun an geht es darum, immer mehr Dinge – Chiplets, Speicher, Verbindungen – auf einen einzigen Prozessor zu packen. Aber es gibt Grenzen für das, was möglich ist.
Die Grenzen bestehen nicht nur darin, wie viel man in einen einzelnen Siliziumchip stopfen kann – das ist ein Problem, das modernste Prozessknoten, Chiplets und Verbindungen zu lösen versuchen. Dazu kommt noch, worauf man anschließend die Siliziumchips aufbringt. Dies wird als Substrat bezeichnet und ermöglicht die Kommunikation des Siliziumchips mit einem Motherboard. Bei einigen Chiplet-basierten Prozessoren dient das Substrat auch als Möglichkeit für den Chip, mit anderen Teilen von ihm selbst zu kommunizieren.
Diese werden seit vielen Jahren aus organischen Materialien hergestellt. Davor wurde Keramik verwendet. Schon lange davor, in den Anfängen der Informatik, wurde ein Leadframe verwendet. Mit dem wachsenden Bedarf an mehr Rechenleistung wächst auch der Bedarf an einem Substrat, das alle für größere und bessere Chips erforderlichen Verbindungen und Dichten bewältigen kann.
Irgendwann in der Zukunft könnten organische Substrate nicht mehr ausreichen. Ein Grund dafür ist, dass Chiplet-Prozessoren viel Bandbreite benötigen, um effektiv zu funktionieren, und das bedeutet viele Verbindungen mit vielen einzelnen Drähten, die durch ein Substrat verlaufen (je nachdem, wie sie miteinander verbunden sind). Ein weiterer Grund ist, dass viele Chiplets in einem einzigen Gehäuse viel Leistung und viel Platz benötigen und es schwierig ist, diese Dinge genau auf Ihre Leistungsanforderungen abzustimmen. Irgendwann können organische Substrate beginnen, sich zu verziehen oder zu schrumpfen.
Vielleicht wollte Intel diese Woche deshalb mehr über den seiner Meinung nach nächsten Schritt verraten: Glassubstrate.
Glas ist nach Ansicht von Intel der nächste Schritt in der Substrattechnologie. In einem Briefing mit Rahul Manepalli, Intel Fellow und Leiter der Substrat-TD-Modultechnik, erklärt er, dass Glas eine „Verbesserung der Designregeln um Größenordnungen“ für zukünftige Rechenzentrums- und KI-Produkte bietet, und führt an, dass Glas mehr Chiplets in einem kleineren Format ermöglicht Platzbedarf, höhere Verbindungsdichte, schnellere E/A, höhere Energieeffizienz und größere Gehäusegrößen. Außerdem sind sie flacher und thermisch stabiler.
Laut Intel ist es möglich, 50 % mehr Chips auf einem Glassubstrat unterzubringen als auf einem organischen Chip derselben Größe.
Manepalli weist außerdem darauf hin, dass Intel bereits seit einem Jahrzehnt an Glassubstraten arbeitet, dass es jedoch wahrscheinlich erst am Ende dieses Jahrzehnts dauern wird, bis wir es in der Auslieferung von Produkten ernsthaft einsetzen werden. Das wird mit massiven KI-, Rechenzentrums- und Grafikchips beginnen, die bereits auf die Gefahr stoßen, zu groß zu sein, aber Intel weist auch darauf hin, dass sie einen Vorteil darin sehen, diese Substrate eines Tages auf alle Arten von Chips auszurollen.
Bild 1 von 2
Intel hat einen Testchip mit Glassubstraten parat, aber bis zur Massenproduktion ist es noch ein langer Weg. Das Glas muss die Erwartungen hinsichtlich seiner thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften erfüllen, und es dauert eine Weile, bis die Formel stimmt. Das ist die Sache, die tatsächliche Formel, die zur Herstellung des Glases verwendet wird, und die Zusammensetzung des Glases sind immer noch im Fluss, sagt Intel.
Obwohl ich etwas anderes als die coolen durchsichtigen Bilder von Glassubstraten in der Produktion von Intel erwartet hatte, ist dieser Testchip immer noch das verräterische Grün, das wir von einem Prozessor gewohnt sind. Ah, gut. Dies wurde auf einer Testlinie von Intel in seinem Werk in Chandler hergestellt, wo das Unternehmen Berichten zufolge eine Milliarde Dollar ausgibt, um seine Forschungs- und Entwicklungslinie in Betrieb zu nehmen. Die Linie erfordert alle möglichen Technologien zur Herstellung der neuen Glassubstrate, darunter solche aus der Herstellung von Flachbildschirmen, Intels eigener EMIB-Verbindungsherstellung und der Herstellung organischer Substrate.
Intel ist auch nicht das einzige Unternehmen, das die Produktion von Glassubstraten anstrebt Dai Nippon-Druck hat bereits über die Vorteile dieses Materials für Halbleiter gesprochen. Auch wenn es zweifellos noch ein langer Weg ist, bei Gaming-CPUs sogar noch länger, besteht eine gute Chance, dass diese Art von Substrat eines Tages tatsächlich auf den Markt kommt.