处理器性能持续发展，小芯片堆叠技术（Chiplet）成了重要解决方式

摩尔定律（Moore′s Law）似乎面临极限，要处理器性能持续发展，小芯片堆叠技术（Chiplet）成了重要解决方式。《华尔街日报》报导，工程师正用堆叠把平面发展处理器结构变成立体堆叠结构，透过整合储存、图像、电源管理等功能芯片，将小芯片堆叠整合，再藉技术连结，提升处理器性能，且也达处理器面积缩小目标。  

堆叠技术生产的处理器不只出现超级计算机，甚至索尼PlayStation5，处理器大厂AMD客制处理器也使用此方式设计。苹果Mac Studio的M1 Ultra处理器，以及数据中心高端服务器的英特尔Ponte Vecchio图形处理器都采此技术。但小芯片处理器仍未现身行动装置，因相当耗电，以英特尔PonteVecchio图形处理器来说，虽然服务器运算能力突出，但高达600瓦耗能，使堆叠技术无法落实到一般行动装置，如智能手机。 

摩尔定律代表处理器发展以每两年晶体管翻倍，但从纳米进入埃米时代，技术克服越来越困难。要延续处理器性能提升发展，小芯片堆叠技术生产的处理器就成为解决方案之一。荷兰半导体制造商艾司摩尔（ASML）已垄断全球先进制程曝光机市场，2021年法说会指出，要处理器性能与面积再发展，只靠制程微缩会面临瓶颈，必须堆叠架构才能达成。  

以前生产堆栈架构处理器并不容易，除了必须精准控制每个芯片制程，还要用技术连结芯片，就像两个单位必须有交通连结。现在这些问题都能通过先进工艺和封装技术解决，将分隔两地的芯片以技术整合至处理器，再以先进封装连结芯片，不但减少数据传输瓶颈，甚至提高运作效率，让处理器性能大大提升。International Business前高层指出，这就像是将两地单位集中到一栋楼，减少三分之一电路空间，也让沟通像搭电梯更快速。  

建构处理器垂直架构核心，就在处理器各功能小芯片。每个小芯片透过堆叠整合至处理器，再以硅穿孔技术连结，完全封装在处理器内，不需外部电路连结。小芯片沟通更快速，也能达到透过制程微缩生产处理器的运作性能。以英特尔Ponte Vecchio图形处理器来说，每个图形处理器都由63个小芯片连结。小芯片总堆叠面积为3，100平方公釐，含1000亿个晶体管。相比笔电核心处理器面积不到150平方毫米，约Ponte Vecchio图形处理器堆叠面积5%，却约15亿个晶体管，仅Ponte Vecchio图形处理器1.5%，运算性能也由此可知。  

除了运作性能，先进制程芯片生产成本高得令人咋舌，未来2纳米制程芯片设计成本将超过28纳米14倍。但小芯片堆叠处理器因每个小芯片都能以需要制程生产，不需要耗资高成本，即便多数桌机与笔电处理器都还没以这方式生产，英特尔仍表示，堆叠大小芯片给予效率更好、成本更省的生产方式。英特尔竞争对手AMD已是小芯片堆叠技术领先者，透过处理器外加上存储器，使小芯片堆叠技术处理器，运算性能高于传统处理器。  

EDA大厂ANSYS指出，小芯片堆栈市场需求过去仅个位数，现在增加20倍之多，甚至英特尔与AMD是竞争对手的半导体大厂也加入Universal Chiplet Inter connect Express（UCIe）联盟，一同与Arm、台积电、三星等推动标准与技术。越来越多科技大厂对小芯片堆叠技术有浓厚兴趣，陆续加入自研芯片以发展业务，有谷歌、亚马逊、微软、特斯拉等。未来可期待从云端服务器到智能手机、游戏主机与自驾车等都能看到小芯片堆栈架构为主的处理器。  

小芯片堆叠处理器预计超越传统制程处理器，专家提醒，小芯片堆叠处理器除了提高性能，因不需接电路，甚至是生产软性终端设备的利器，且有团队正在研究。尽管小芯片堆叠处理器仍有许多困难待克服，但运算能量很难不让人注意，摩尔定律延续下去也可能得靠它。小芯片堆叠处理器发展，还只是开始。

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