وحدة متعددة الرقاقات

وحدة الرقائق المتعددة ( MCM ) هي عبارة عن تجميع إلكتروني (مثل غلاف يحتوي على عدد من أطراف التوصيل أو "الدبابيس" ) حيث يتم دمج دوائر متكاملة متعددة (ICs أو "رقائق")، ورقائق أشباه الموصلات ، و/أو مكونات منفصلة أخرى، عادةً على ركيزة موحدة، بحيث يمكن التعامل معها أثناء الاستخدام كما لو كانت دائرة متكاملة أكبر. ^{[ 1 ]} تشمل المصطلحات الأخرى لتغليف MCM "التكامل غير المتجانس" أو " الدائرة المتكاملة الهجينة ". ^{[ 2 ]} تتمثل ميزة استخدام تغليف MCM في أنه يسمح للمصنّع باستخدام مكونات متعددة لتحقيق نمطية التصميم و/أو لتحسين الإنتاجية مقارنةً بنهج الدائرة المتكاملة المتجانسة التقليدية.

وحدة رقاقة القلب متعددة الرقاقات ( FCMCM ) هي وحدة متعددة الرقاقات تستخدم تقنية رقاقة القلب . قد تحتوي وحدة FCMCM على رقاقة كبيرة واحدة وعدة رقاقات أصغر، جميعها على نفس الوحدة. ^{[ 3 ]}

تأتي وحدات الرقاقات المتعددة بأشكال متنوعة تبعًا لمدى تعقيدها وفلسفات تطوير مصمميها. تتراوح هذه الأشكال بين استخدام دوائر متكاملة مُغلفة مسبقًا على لوحة دوائر مطبوعة صغيرة (PCB) مصممة لمحاكاة حجم غلاف رقاقة موجودة، وصولًا إلى أغلفة رقاقات مُصممة خصيصًا بالكامل تدمج العديد من رقائق الرقاقات على ركيزة توصيل عالية الكثافة (HDI). يمكن تجميع ركيزة وحدة الرقاقات المتعددة النهائية بإحدى الطرق التالية:

• الركيزة عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة متعددة الطبقات مغلفة (PCB)، مثل تلك المستخدمة في معالجات Zen 2 من AMD.
• تُبنى الركيزة على السيراميك، مثل السيراميك المشترك منخفض الحرارة.
• يتم ترسيب الدوائر المتكاملة على الركيزة الأساسية باستخدام تقنية الأغشية الرقيقة .

قد تكون الدوائر المتكاملة التي تشكل حزمة MCM هي:

• الدوائر المتكاملة التي يمكنها أداء معظم وظائف أحد مكونات الحاسوب، إن لم يكن جميعها، مثل وحدة المعالجة المركزية. ومن الأمثلة على ذلك معالجات IBM POWER5 و Intel Core 2 Quad . تُستخدم نسخ متعددة من نفس الدائرة المتكاملة لتصنيع المنتج النهائي. ففي حالة POWER5، تُستخدم معالجات POWER5 متعددة وذاكرة التخزين المؤقت L3 الخاصة بها لتكوين الحزمة النهائية. أما في حالة Core 2 Quad، فقد تم تجميع شريحتين من معالجات Core 2 Duo معًا.
• الدوائر المتكاملة التي تؤدي بعض وظائف أحد مكونات الحاسوب، أو ما يُعرف بـ"وحدات الملكية الفكرية" (IP Blocks)، تُسمى بالرقاقات الصغيرة . ^{[ 4 ] [ 5 ]} ومن أمثلة ذلك دوائر المعالجة ودوائر الإدخال/الإخراج في معالجات AMD Zen 2 .

تُستخدم الرقاقة الوسيطة لربط الدوائر المتكاملة. غالبًا ما تكون هذه الرقاقة إما عضوية (لوحة دوائر مغلفة تحتوي على الكربون، ومن هنا جاءت تسميتها ) أو مصنوعة من السيليكون (كما في ذاكرة النطاق الترددي العالي ). ^{[ 6 ]} لكل منهما مزايا وعيوب. استخدام الرقاقات الوسيطة لربط عدة دوائر متكاملة بدلًا من ربط عدة دوائر متكاملة متجانسة في عبوات منفصلة يقلل من الطاقة اللازمة لنقل الإشارات بين الدوائر المتكاملة، ويزيد من عدد قنوات الإرسال، ويقلل من التأخيرات الناتجة عن المقاومة والسعة (تأخيرات RC). ^{[ 7 ]} مع ذلك، يستهلك الاتصال بين الرقاقات الصغيرة طاقة أكبر ويكون زمن استجابته أطول من المكونات داخل الدوائر المتكاملة المتجانسة. ^{[ 8 ]}

يُعدّ ما يُعرف بتغليف "الرقاقة المكدسة" تطورًا حديثًا نسبيًا في تقنية وحدات الذاكرة متعددة الطبقات (MCM). ^{[ 9 ]} تتميز بعض الدوائر المتكاملة، وخاصةً وحدات الذاكرة، بتشابه كبير أو تطابق في ترتيب الأطراف عند استخدامها عدة مرات في الأنظمة. يسمح تصميم الركيزة بعناية بتكديس هذه الرقاقات بشكل رأسي، مما يُصغّر حجم وحدة الذاكرة متعددة الطبقات الناتجة بشكل ملحوظ (وإن كان ذلك على حساب زيادة سُمك أو ارتفاع الرقاقة). ونظرًا لأن المساحة غالبًا ما تكون عاملًا حاسمًا في تصميمات الإلكترونيات المصغرة، يُعدّ تغليف الرقاقات المكدسة خيارًا جذابًا في العديد من التطبيقات، مثل الهواتف المحمولة والمساعدات الرقمية الشخصية (PDAs). وباستخدام دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد وعملية ترقيق، يُمكن تكديس ما يصل إلى عشر رقاقات لإنشاء بطاقة ذاكرة SD عالية السعة. ^{[ 10 ]} كما يُمكن استخدام هذه التقنية أيضًا لذاكرة النطاق الترددي العالي .

تتمثل إحدى الطرق الممكنة لزيادة أداء نقل البيانات في حزمة الشرائح في استخدام الشبكات اللاسلكية على الشريحة (WiNoC). ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• وحدات الذاكرة متعددة الطبقات من نوع IBM Bubble (السبعينيات)
• وحدة التوصيل الحراري للحاسوب المركزي IBM 3081 (ثمانينيات القرن العشرين)
• وحدات متعددة الرقائق فائقة التوصيل (التسعينيات) ^{[ 13 ] [ 14 ]}
• Intel Pentium Pro و Pentium II OverDrive و Pentium D Presler و Xeon Dempsey و Clovertown و Harpertown و Tigerton و Core 2 Quad (Kentsfield و Penryn-QC و Yorkfield) و Clarkdale و Arrandale و Kaby Lake-G والطرازات المزودة بمعالج Crystalwell (تلك المزودة ببطاقة رسومات GT3e أو GT4e).
• بطاقات SD وبطاقات microSD وذاكرة سوني
• حلول eMMC و eUFS و NVMe في حزمة واحدة
• Xenos ، وحدة معالجة رسومات صممتها شركة ATI Technologies لجهاز Xbox 360 ، مزودة بذاكرة eDRAM
• معالجات POWER2 و POWER4 و POWER5 و POWER7 و POWER8 و Power10 من شركة IBM
• IBM z196
• يحتوي جهاز Wii U Espresso (المعالج الدقيق) من نينتندو على وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات وذاكرة الوصول العشوائي للفيديو المدمجة (المدمجة في وحدة معالجة الرسومات) على وحدة MCM واحدة. ^{[ 15 ]}
• VIA Nano QuadCore ^{[ 16 ]}
• ذاكرة فلاش وذاكرة وصول عشوائي مدمجة في نقطة توصيل (PoP) من شركة مايكرون
• حلول سامسونج MCP التي تجمع بين ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المحمولة وذاكرة NAND . ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}
• تُعد معالجات AMD Ryzen Threadripper و Epyc القائمة على بنية Zen أو Zen+ عبارة عن وحدات متعددة الطبقات (MCMs) تتكون من شريحتين أو أربع شرائح ^{[ 20 ]} ( Ryzen القائم على Zen أو Zen+ ليس وحدة متعددة الطبقات ويتكون من شريحة واحدة).
• تُعد معالجات AMD غير APU Ryzen و Ryzen Threadripper و Epyc التي تعتمد على بنية Zen 2 أو Zen 3 عبارة عن وحدات MCM تتكون من شريحة واحدة أو اثنتين أو أربع ^{[ 21 ]} أو ثماني شرائح تحتوي على نوى وحدة المعالجة المركزية وشريحة إدخال/إخراج أكبر ^{[ 22 ].}
• تُعد وحدات معالجة الرسومات من سلسلة AMD Instinct MI والمبنية على بنية CDNA 2 عبارة عن وحدات متعددة من شريحة واحدة أو شريحتين من شرائح حساب الرسومات (GCD).
• تُعد وحدات معالجة الرسومات AMD Radeon RX 7000 series القائمة على بنية RDNA 3 عبارة عن وحدات MCM مع شريحة GCD واحدة وما يصل إلى ست شرائح ذاكرة تخزين مؤقت (MCD).
• وحدات معالجة الرسومات Intel Xe Ponte Vecchio
• معالجات إنتل ميتيور ليك
• معالجات Intel Arrow Lake
• أي معالج آخر مزود بذاكرة عالية النطاق الترددي
• سلسلة Apple M مع وحدة المعالجة المركزية والذاكرة
• معالج Intel Lunar Lake مع وحدة المعالجة المركزية والذاكرة

• نظام في حزمة (SIP)
• نظام على شريحة (SoC)
• الدائرة المتكاملة الهجينة
• التغليف المتقدم (أشباه الموصلات)
• حامل الرقائق الإلكترونية، قائمة أنواع عبوات الرقائق الإلكترونية وأنواعها
• وحدة رقاقة واحدة (SCM)
• حزمة رقائق متعددة UFS (uMCP)

• تقنية الوحدات متعددة الرقائق (MCM) أو النظام على حزمة واحدة (SoP)
• تهدف AMD إلى البقاء في المنافسة باستخدام معالج Magny-Cours ذي 12 نواة
• تصميم MCM في أوتوكاد – مجموعة أدوات تصميم CDS Master MCM