وحدة متعددة الشرائح
 | تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . ( يونيو 2013 ) |
وحدة متعددة الرقائق ( MCM ) هي بشكل عام تجميع إلكتروني (مثل حزمة بها عدد من أطراف الموصل أو "الدبابيس" ) حيث يتم دمج دوائر متكاملة متعددة (ICs أو "رقائق") وقوالب 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 للشركة المصنعة باستخدام مكونات متعددة للوحدات النمطية و/أو لتحسين العائدات على نهج الدائرة المتكاملة المتجانسة التقليدية.
وحدة الشريحة المتعددة ذات الرقاقة القابلة للتقليب ( FCMCM ) هي وحدة متعددة الرقاقات تستخدم تقنية الشريحة القابلة للتقليب . قد تحتوي وحدة FCMCM على شريحة كبيرة وعدة شرائح أصغر حجمًا جميعها على نفس الوحدة. [3]
ملخص
تأتي وحدات الرقائق المتعددة في مجموعة متنوعة من الأشكال اعتمادًا على تعقيد وفلسفات التطوير الخاصة بمصمميها. يمكن أن تتراوح هذه الأشكال من استخدام الدوائر المتكاملة المعبأة مسبقًا على لوحة دوائر مطبوعة صغيرة (PCB) تهدف إلى محاكاة مساحة حزمة شريحة موجودة إلى حزم شرائح مخصصة بالكامل تدمج العديد من قوالب الشرائح على ركيزة توصيل عالي الكثافة (HDI). يمكن إجراء ركيزة MCM المجمعة النهائية بإحدى الطرق التالية:
- الركيزة عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة (PCB) مغلفة متعددة الطبقات، مثل تلك المستخدمة في معالجات Zen 2 من AMD .
- يتم بناء الركيزة على السيراميك، مثل السيراميك المحروق المشترك بدرجة حرارة منخفضة
- يتم ترسيب الدوائر المتكاملة على الركيزة الأساسية باستخدام تقنية الفيلم الرقيق .
قد تكون الدوائر المتكاملة التي تشكل حزمة MCM هي:
- الدوائر المتكاملة التي يمكنها أداء معظم وظائف أحد مكونات الكمبيوتر، إن لم يكن جميعها، مثل وحدة المعالجة المركزية. ومن الأمثلة على ذلك تنفيذات IBM's POWER5 وIntel's Core 2 Quad . تُستخدم نسخ متعددة من نفس الدائرة المتكاملة لبناء المنتج النهائي. وفي حالة POWER5، تُستخدم معالجات POWER5 المتعددة وذاكرة التخزين المؤقت L3 المرتبطة بها لبناء الحزمة النهائية. وفي حالة Core 2 Quad، تم تجميع شريحتي Core 2 Duo معًا بشكل فعال.
- الدوائر المتكاملة التي تؤدي بعض الوظائف فقط، أو "كتل الملكية الفكرية" ("كتل الملكية الفكرية")، لمكون في جهاز كمبيوتر. تُعرف هذه بالشرائح الصغيرة . [4] [5] ومن الأمثلة على ذلك الدوائر المتكاملة للمعالجات ودوائر الإدخال والإخراج في معالجات AMD المستندة إلى Zen 2 .
يقوم وسيط بربط الدوائر المتكاملة. غالبًا ما يكون هذا إما عضويًا (لوحة دوائر مغلفة تحتوي على الكربون، وبالتالي عضوي ) أو مصنوعًا من السيليكون (كما هو الحال في ذاكرة النطاق الترددي العالي ). [6] ولكل منهما مزايا وقيود. يؤدي استخدام وسيط لتوصيل العديد من الدوائر المتكاملة بدلاً من توصيل العديد من الدوائر المتكاملة المتجانسة في حزم منفصلة إلى تقليل الطاقة اللازمة لنقل الإشارات بين الدوائر المتكاملة، وزيادة عدد قنوات الإرسال، وتقليل التأخيرات الناجمة عن المقاومة والسعة (تأخيرات RC). [7] ومع ذلك، فإن الاتصال بين الشرائح الصغيرة يستهلك طاقة أكبر ويكون له زمن انتقال أعلى من المكونات داخل الدوائر المتكاملة المتجانسة. [8]
مكدس الرقائق MCMs
إن التطور الجديد نسبيًا في تكنولوجيا MCM هو ما يسمى بحزمة "chip-stack". [9] تحتوي بعض الدوائر المتكاملة، والذاكرات على وجه الخصوص، على توصيلات دبابيس متشابهة جدًا أو متطابقة عند استخدامها عدة مرات داخل الأنظمة. يمكن للركيزة المصممة بعناية أن تسمح بتكديس هذه القوالب في تكوين رأسي مما يجعل مساحة MCM الناتجة أصغر كثيرًا (وإن كان ذلك على حساب شريحة أكثر سمكًا أو أطول). نظرًا لأن المساحة غالبًا ما تكون ذات قيمة عالية في تصميمات الإلكترونيات المصغرة، فإن حزمة الرقائق هي خيار جذاب في العديد من التطبيقات مثل الهواتف المحمولة والمساعدين الرقميين الشخصيين (PDAs). باستخدام دائرة متكاملة ثلاثية الأبعاد وعملية ترقيق، يمكن تكديس ما يصل إلى عشرة قوالب لإنشاء بطاقة ذاكرة SD عالية السعة. [10] يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية للذاكرة ذات النطاق الترددي العالي .
الطريقة الممكنة لزيادة أداء نقل البيانات في مجموعة الشرائح هي استخدام الشبكات اللاسلكية على الشريحة (WiNoC). [11]
أمثلة على الحزم متعددة الشرائح
- وحدات ذاكرة IBM Bubble MCM (سبعينيات القرن العشرين)
- وحدة التوصيل الحراري لجهاز IBM 3081 الرئيسي (ثمانينيات القرن العشرين)
- وحدات متعددة الشرائح فائقة التوصيل (تسعينيات القرن العشرين) [12] [13]
- Intel Pentium Pro و Pentium II OverDrive و Pentium D Presler و Xeon Dempsey وClovertown وHarpertown وTigerton و Core 2 Quad (Kentsfield وPenryn-QC وYorkfield) و Clarkdale و Arrandale و Kaby Lake-G والنماذج التي تحتوي على Crystalwell (تلك التي تحتوي على رسومات GT3e أو GT4e)
- بطاقات SD وبطاقات Micro-SD وبطاقات الذاكرة من Sony
- eMMC و eUFS و NVMe مع حل الحزمة الفردية
- Xenos ، وحدة معالجة رسومية مصممة بواسطة ATI Technologies لجهاز Xbox 360 ، مع eDRAM
- POWER2 و POWER4 و POWER5 و POWER7 و POWER8 و Power10 من IBM
- اي بي ام z196
- يحتوي جهاز Wii U Espresso من Nintendo (المعالج الدقيق) على وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات وذاكرة الفيديو المدمجة (المتكاملة في وحدة معالجة الرسومات) على وحدة تحكم متعددة (MCM). [14]
- فيا نانو رباعي النواة [15]
- ذاكرة فلاش وذاكرة عشوائية مدمجة على PoP من إنتاج شركة Micron
- حلول Samsung MCP التي تجمع بين ذاكرة DRAM المحمولة وتخزين NAND . [16] [17] [18]
- وحدات المعالجة المركزية AMD Ryzen Threadripper و Epyc المستندة إلى بنية Zen أو Zen+ عبارة عن وحدات MCM مكونة من شريحتين أو أربع شرائح [19] ( Ryzen المستندة إلى Zen أو Zen+ ليست وحدة MCM وتتكون من شريحة واحدة)
- وحدات المعالجة المركزية غير المسرعة Ryzen وRyzen Threadripper وEpyc من AMD المستندة إلى بنية Zen 2 أو Zen 3 عبارة عن وحدات معالجة مركزية متعددة تتكون من شريحة واحدة أو اثنتين أو أربع [20] أو ثماني شرائح تحتوي على نوى وحدة المعالجة المركزية وشريحة إدخال/إخراج واحدة أكبر [21]
- وحدات معالجة الرسوميات AMD Instinct MI series المستندة إلى بنية CDNA 2 عبارة عن وحدات معالجة رسومية متعددة (MCMs) مكونة من شريحة واحدة أو اثنتين من شرائح الحوسبة الرسومية (GCD).
- وحدات معالجة الرسوميات AMD Radeon RX 7000 series المستندة إلى بنية RDNA 3 عبارة عن وحدات معالجة رسومية متعددة (MCMs) مع GCD واحد وما يصل إلى ستة شرائح ذاكرة تخزين مؤقتة (MCD).
- وحدات معالجة الرسوميات Intel Xe Ponte Vecchio
- معالجات Intel Meteor Lake
- أي معالج آخر ذو ذاكرة ذات نطاق ترددي عالي
- سلسلة Apple M مع وحدة المعالجة المركزية والذاكرة
- Intel Lunar Lake مع وحدة المعالجة المركزية والذاكرة
وحدات متعددة الشرائح ثلاثية الأبعاد
انظر أيضا
- النظام في الحزمة (SIP)
- النظام على الشريحة (SoC)
- الدائرة المتكاملة الهجينة
- التغليف المتقدم (أشباه الموصلات)
- حامل الشريحة قائمة أنواع عبوات الشريحة وتغليفها
- وحدة الشريحة الفردية (SCM)
- حزمة UFS متعددة الشرائح (uMCP)
مراجع
- ^ Tummala, Rao (يوليو 2006). "SoC vs. MCM vs SiP vs. SoP". Solid State Technology . مؤرشف من الأصل في 2013-10-20 . تم الاسترجاع في 2015-08-04 .
- ^ دون سكانسن، إي إي تايمز "تشيبليتس: تاريخ مختصر" تم استرجاعه في 26 أبريل 2021
- ^ "IMAPS Advancing Microelectronics 2020 Issue 3 (Advanced SiP)". FlippingBook . تم الاسترجاع في 2023-12-05 .
- ^ Samuel K. Moore, IEEE Spectrum "نظرة Intel لثورة Chiplet" تم الاسترجاع في 26 أبريل 2021
- ^ "Chiplets" شبه الهندسية تم استرجاعها في 26 أبريل 2021
- ^ "2.5D - هندسة أشباه الموصلات". Semiengineering.com . تم الاسترجاع في 2022-05-13 .
- ^ "المتدخلون".
- ^ دكتور إيان كوتريس، أناند تيك "إنتل تنتقل إلى الشرائح الصغيرة: "العميل 2.0" لـ 7 نانومتر"
- ^ جون ووريل (15 أبريل 2012). "إنتل تنتقل إلى وحدات متعددة الشرائح (MCMs) لسطح المكتب باستخدام معالجات Broadwell مقاس 14 نانومتر". فودزيلا .
- ^ ريتشارد تشيرغوين، ذا ريجيستر. "بائعو الذاكرة يضغطون على معيار التكديس "ثلاثي الأبعاد". 2 أبريل 2013. 5 فبراير 2016.
- ^ Slyusar VI, Slyusar DV Pyramidal design of nanoantennas array. // VIII International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT'11). - كييف، أوكرانيا. - الجامعة التقنية الوطنية في أوكرانيا "معهد كييف للفنون التطبيقية". - 20-23 سبتمبر 2011. - ص 140 - 142. [1]
- ^ Ghoshal, U.; Van Duzer, T. (1992). "High-performance MCM interconnection circuits and fluxoelectronics". Proceedings 1992 IEEE Multi-Chip Module Conference MCMC-92 . ص 175-178. doi :10.1109/MCMC.1992.201478. ISBN 0-8186-2725-5. S2CID 109329843.
- ^ بيرنز، إم جيه؛ شار، كيه؛ كول، بي إف؛ روبي، دبليو إس؛ ساشتجين، إس إيه (1993). "وحدة متعددة الشرائح باستخدام وصلات متعددة الطبقات من نوع YBa2Cu3O7−δ". رسائل الفيزياء التطبيقية . 62 (12): 1435–1437. رمز Bibcode :1993ApPhL..62.1435B. doi :10.1063/1.108652.
- ^ ساتورو ايواتا، ايواتا يسأل. "التغييرات في التلفزيون". تم استرجاعه في 4 أغسطس 2015.
- ^ Shimpi, Anand Lal. "VIA's QuadCore: Nano Gets Bigger". www.anandtech.com . تم الاسترجاع في 2020-04-10 .
- ^ "MCP (حزمة متعددة الرقائق) | Samsung Semiconductor". www.samsung.com .
- ^ "MCP المستند إلى NAND | Samsung Memory Link". samsung.com .
- ^ "e-MMC based MCP | Samsung Memory Link". samsung.com .
- ^ Cutress, Ian. "مراجعة AMD Ryzen Threadripper 1950X و1920X: وحدات المعالجة المركزية على المنشطات". www.anandtech.com . تم الاسترجاع في 2020-04-10 .
- ^ ليلي، بول (2019-12-17). "معالجا AMD Ryzen Threadripper 3960X و3970X يلتقيان بمعالج Scalpel من أجل عملية إزالة الغطاء من Zen 2". HotHardware . تم الاسترجاع في 2020-04-10 .
- ^ Cutress, Ian. "تحليل معمارية AMD Zen 2: Ryzen 3000 وEPYC Rome". www.anandtech.com . تم الاسترجاع في 10 أبريل 2020 .
روابط خارجية
- تقنية الوحدة متعددة الشرائح (MCM) أو النظام الموجود على الحزمة (SoP)
- تهدف AMD إلى البقاء في السباق باستخدام وحدة المعالجة المركزية Magny-Cours المكونة من 12 نواة
- تصميم MCM في AutoCAD – مجموعة CDS Master MCM Designer Suite
