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O que é um chiplet?

Tradicionalmente, chips são constituídos por uma estrutura única; com os chiplets, eles podem ser formados por vários componentes

Emerson Alecrim

Por

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É normal pensarmos em um processador como um dispositivo único e uniforme. Esse pensamento não é errado, mas existe um tipo de chip com dimensões pequenas que se combina a outros para formar um chip maior e mais completo: o chiplet. Você não só irá entender o que é isso nas próximas linhas, como também ficará por dentro do UCIe, um padrão relacionado ao conceito.

Chiplet é o nome que se dá a cada um dos módulos que compõem um chip cujo projeto foi desenvolvido para acomodar dois ou mais componentes. Um chip do tipo pode contar com chiplets para núcleos de CPU, núcleos de GPU e unidades de processamento para inteligência artificial, por exemplo.
O que é um chiplet? (imagem: Tecnoblog)

Chiplet é o nome que se dá a cada um dos módulos que compõem um chip cujo projeto foi desenvolvido para acomodar dois ou mais componentes. Um chip do tipo pode contar com chiplets para núcleos de CPU, núcleos de GPU e unidades de processamento para tarefas de inteligência artificial, por exemplo.

Trata-se de uma abordagem que combate o desperdício de matéria-prima e facilita a combinação de várias tecnologias em uma única estrutura. Não por acaso, arquiteturas baseadas em chiplets vêm sendo adotadas com cada vez mais frequência por gigantes do setor de semicondutores, como Intel, AMD e Qualcomm.

Benefícios dos chiplets

Você se lembra da Lei de Moore? O nome faz referência à teoria criada por Gordon E. Moore (um dos fundadores da Intel), em 1965, que diz que a proporção de transistores colocados em chips dobraria anualmente ou a cada 24 meses. Isso sem que os custos de produção aumentassem.

De certa forma, a chamada Lei de Moore serve para que possamos mensurar a evolução dos processadores no avançar dos anos. Esse acompanhamento nos faz perceber que é cada vez mais difícil miniaturizar o processo de fabricação de chips para que seja possível inserir mais transistores neles.

É aí que a ideia do chiplet começa a fazer sentido. Com esse tipo de abordagem, a indústria pode continuar aumentando a quantidade de transistores de um processador ao distribui-los entre dois ou mais chiplets.

Chiplets em uma renderização de um chip AMD (imagem: reprodução/AMD)
Chiplets em uma renderização de um chip AMD (imagem: reprodução/AMD)

Mas essa é só uma das vantagens. Como já informado, o chiplet também pode combater o desperdício de matéria-prima. Isso porque, na tradicional arquitetura monolítica (aquela em que todos os recursos são abrigados dentro de um único componente), um defeito nos circuitos de qualquer componente frequentemente força todo o chip a ser a descartado; com chiplets, apenas o módulo defeituoso precisa ser trocado.

Teoricamente, essa arquitetura também torna o processo de fabricação de um processador mais barato, pois módulos menores tendem a ter produção menos complexa na comparação com uma estrutura monolítica.

UCIe: para comunicação entre chiplets

Já ficou claro para você que um chip pode ser formado por dois ou mais chiplets. Mas é preciso que esse componentes se comuniquem de modo eficiente para que essa abordagem seja realmente proveitosa. É por isso que companhias como Intel, AMD, Arm, Qualcomm, Samsung e várias outras se uniram para criar o Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe).

Esse é o nome dado para o padrão de interconexão de chiplets desenvolvido pelo grupo. O primeiro conjunto de especificações, chamado de UCIe 1.0, foi anunciado em março de 2022.

Essa versão estabelece, entre outros parâmetros, as definições de sinalização elétrica que devem ser seguidas pelas empresas associadas para que os chiplets se comuniquem.

Uma dessas definições diz respeito aos padrões de encapsulamento dos chiplets: estes devem se comunicar por meio de 16 vias de dados e até 25 mm de espaço entre si ou, em unidades mais avançadas, por meio de 64 vias e espaçamento de 2 mm.

Renderização de chips com chiplets com base no UCIe (imagem: divulgação/Intel)
Renderização de chips com chiplets com base no UCIe (imagem: divulgação/Intel)

Estabelecer padrões de comunicação é importante porque, como os diferentes componentes do chip não estão em contato direto — tal como nos chips monolíticos —, o risco de redução de desempenho é maior. Se as determinações do UCIe forem seguidas, esse risco é eliminado ou diminuído sensivelmente.

Levemos em consideração também que um chip pode ser formado por chiplets de diferentes fabricantes. Uma organização pode projetar um processador para uma aplicação específica que conta com CPU de um fabricante e GPU de outro, por exemplo. Se esses módulos “falarem a mesma língua”, toda a comunicação tende a funcionar a contento.

Agora que você sabe o que é chiplet, ficará mais fácil entender a proposta de processadores baseados nessa ideia. Mas, se surgir alguma dúvida, é só postar a sua pergunta na comunidade do Tecnoblog!