Conclusiones clave
- Una revolución creciente en el empaquetado de chips une los componentes para obtener una mayor potencia.
- Los nuevos chips M1 Ultra de Apple conectan dos chips M1 Max con 10 000 cables que transmiten 2,5 terabytes de datos por segundo.
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Apple afirma que el nuevo chip también es más eficiente que sus competidores.
La forma en que un chip de computadora se fusiona con otros componentes puede conducir a grandes mejoras en el rendimiento.
Los nuevos chips M1 Ultra de Apple utilizan avances en un tipo de fabricación de chips llamado "empaquetado". UltraFusion de la compañía, el nombre de su tecnología de empaque, vincula dos chips M1 Max con 10 000 cables que pueden transportar 2.5 terabytes de datos por segundo. El proceso es parte de una revolución creciente en el envasado de chips.
"El empaquetado avanzado es un área importante y emergente de la microelectrónica", dijo a Lifewire Janos Veres, director de ingeniería de NextFlex, un consorcio que trabaja para avanzar en la fabricación de productos electrónicos flexibles impresos, en una entrevista por correo electrónico. "Por lo general, se trata de integrar diferentes componentes de nivel dado, como "chiplets" analógicos, digitales o incluso optoelectrónicos dentro de un paquete complejo".
Un sándwich de papas fritas
Apple construyó su nuevo chip M1 Ultra combinando dos chips M1 Max usando UltraFusion, su método de empaquetado personalizado.
Por lo general, los fabricantes de chips mejoran el rendimiento al conectar dos chips a través de una placa base, lo que generalmente genera importantes compensaciones, que incluyen una mayor latencia, un ancho de banda reducido y un mayor consumo de energía. Apple adoptó un enfoque diferente con UltraFusion que utiliza un intercalador de silicio que conecta los chips a través de más de 10 000 señales, lo que proporciona un aumento de 2.5 TB/s de baja latencia, ancho de banda entre procesadores.
Esta técnica permite que el M1 Ultra se comporte y sea reconocido por el software como un solo chip, por lo que los desarrolladores no necesitan volver a escribir el código para aprovechar su rendimiento.
"Al conectar dos troqueles M1 Max con nuestra arquitectura de empaque UltraFusion, podemos escalar el silicio de Apple a nuevas alturas sin precedentes", dijo Johny Srouji, vicepresidente senior de Tecnologías de hardware de Apple, en un comunicado de prensa. "Con su potente CPU, GPU masiva, increíble Neural Engine, aceleración de hardware ProRes y gran cantidad de memoria unificada, M1 Ultra completa la familia M1 como el chip más potente y capaz del mundo para una computadora personal".
Gracias al nuevo diseño de empaque, el M1 Ultra presenta una CPU de 20 núcleos con 16 núcleos de alto rendimiento y cuatro núcleos de alta eficiencia. Apple afirma que el chip ofrece un rendimiento de subprocesos múltiples un 90 por ciento más alto que el chip de escritorio para PC de 16 núcleos más rápido disponible en el mismo nivel de potencia.
El nuevo chip también es más eficiente que sus competidores, afirma Apple. El M1 Ultra alcanza el rendimiento máximo del chip de PC con 100 vatios menos, lo que significa que se consume menos energía y los ventiladores funcionan silenciosamente, incluso con aplicaciones exigentes.
El poder de los números
Apple no es la única empresa que explora nuevas formas de envasar chips. AMD reveló en Computex 2021 una tecnología de empaque que apila pequeños chips uno encima de otro, llamada empaque 3D. Los primeros chips que utilizarán la tecnología serán los chips de PC para juegos Ryzen 7 5800X3D que se esperan a finales de este año. El enfoque de AMD, llamado 3D V-Cache, une chips de memoria de alta velocidad en un complejo de procesadores para aumentar el rendimiento en un 15 %.
Las innovaciones en el empaquetado de chips podrían dar lugar a nuevos tipos de dispositivos más planos y flexibles que los disponibles actualmente. Un área que ve progreso son las placas de circuito impreso (PCB), dijo Veres. La intersección del empaquetado avanzado y la PCB avanzada podría conducir a PCB de "empaquetado a nivel de sistema" con componentes integrados, eliminando componentes discretos como resistencias y condensadores.
Las nuevas técnicas de fabricación de chips conducirán a "electrónica plana, electrónica de origami y electrónica que se puede aplastar y desmenuzar", dijo Veres. "El objetivo final será eliminar por completo la distinción entre paquete, placa de circuito y sistema".
Las nuevas técnicas de empaquetamiento de chips unen diferentes componentes semiconductores con partes pasivas, dijo Tobias Gotschke, gerente senior de proyectos New Venture en SCHOTT, que fabrica componentes de placas de circuitos, en una entrevista por correo electrónico con Lifewire. Este enfoque puede reducir el tamaño del sistema, aumentar el rendimiento, manejar grandes cargas térmicas y reducir costos.
SCHOTT vende materiales que permiten la fabricación de placas de circuitos de vidrio. "Esto permitirá paquetes más potentes con mayor rendimiento y tolerancias de fabricación más estrictas y dará como resultado chips más pequeños y ecológicos con consumos de energía reducidos", dijo Gotschke.
