在 3 月 9 日的蘋果春季發(fā)布會(huì)上蘋果發(fā)布了諸多新品，其中最亮眼的當(dāng)屬蘋果頂級(jí)旗艦芯片 M1 ULTRA那么作為 M1 系列最后一款芯片，M1 ULTRA 到底怎么樣呢

1 個(gè) M1 ULTRA =2 個(gè) M1 Max

如果用一句話簡(jiǎn)單概括一下 M1 ULTRA 那就是:將 2 枚 M1 Max 通過封裝融合成一體，成為一枚芯片。

M1 Max 實(shí)現(xiàn)了突破性的 Die—to—Die技術(shù)，因此可以基于兩個(gè) M1 Max 的裸片擴(kuò)展為 M1 ULTRA，通過創(chuàng)新性的定制架構(gòu) UltraFusion 連接在一起，帶來兩倍的性能表現(xiàn)UltraFusion 架構(gòu)采用硅中介層連接一萬余個(gè)信號(hào)點(diǎn)，在兩個(gè)裸片之間實(shí)現(xiàn)了 2.5TB / s 的低延遲處理器互聯(lián)帶寬

從目前公布的信息看，蘋果早在開發(fā) M1 Max 時(shí)就考慮到了這種雙芯融合的方案，在芯片版圖的上方為將來的 Die—to—Die 連接預(yù)留了位置那么這樣做有什么好處呢

性能提升

對(duì)于目前的蘋果來說，目前所使用的臺(tái)積電 5nm 工藝已經(jīng)算是業(yè)界最頂尖的工藝了，臺(tái)積電的 3nm 還在路上那么這種情況下，蘋果想推出一款性能更強(qiáng)的芯片該怎么辦呢

第一，是再設(shè)計(jì)一款面積更大的芯片。三星將需要一切優(yōu)勢(shì)來與iPhone12ProMax競(jìng)爭(zhēng)，我們認(rèn)為它是當(dāng)今市場(chǎng)上最好的智能手機(jī)相機(jī)。從歷史上看，三星在移動(dòng)成像方面采取了更多的硬件密集型方法，越來越多地使用自己的自制傳感器，而不是搶購(gòu)索尼的現(xiàn)成傳感器，并且很早就在其設(shè)備上采用雙鏡頭和三鏡頭相機(jī)。

第二，是將原來的芯片組合在一起使用，也就是說一次用兩顆。。

對(duì)于熟悉半導(dǎo)體行業(yè)的朋友來說應(yīng)該都對(duì) 5nm 芯片高昂的造價(jià)有所耳聞，再設(shè)計(jì)一款面積更大的芯片，即使是蘋果成本上也很難抗住那么就剩下第二條了，將兩個(gè)芯片或者更多數(shù)量的已有芯片合在一起使用

如果想把兩枚芯片連在一起用，目前業(yè)界的主流做法是通過主板 PCB 連接。

比如像這款華碩的 WS C621E SAGE 主板就屬于雙路 CPU 主板，在設(shè)計(jì)之初就支持兩塊 CPU 同時(shí)工作。

但這樣做缺點(diǎn)也很明顯，比如兩個(gè) CPU 的插槽以及相應(yīng)連接所需的布線明顯會(huì)占用很大的 PCB 面積，這樣做出來的產(chǎn)品尺寸會(huì)很大而且由于兩個(gè) CPU 之間是通過 PCB 走線連接，延遲會(huì)變得很大

在這里我們不難發(fā)現(xiàn)，通過主板 PCB 連接兩塊 CPU 所帶來的缺點(diǎn)基本都是連線過長(zhǎng)導(dǎo)致的，那么縮短兩個(gè)芯片之間的連線距離不就可以解決了嗎膠水雙核由此出現(xiàn)了

膠水雙核是指使用特殊方法將兩個(gè)或更多芯片封裝在一起制造的處理器由于這種特殊方法像是將兩個(gè)或更多核心用膠水粘在一起，由此而得名膠水雙核

膠水雙核技術(shù)最早可以追溯到 1995 年的英特爾的 Pentium Pro，但這并不是一項(xiàng)落后的技術(shù)。

比如 AMD 一代 EPYC處理器就采用了這種所謂的膠水雙核技術(shù)在圖上可以清晰地看出，它將 4 顆 Die封裝到了一顆 CPU 中這樣 4 顆裸片的產(chǎn)品在性能上無疑是要強(qiáng)于 1 顆裸片的產(chǎn)品

在 AMD 一代 EPYC 處理器的開蓋視頻中我們可以發(fā)現(xiàn)，每顆裸片之間都有著毫米級(jí)肉眼可見的間距蘋果所做的則是在此基礎(chǔ)上更近了一步，將兩顆裸片貼臉封裝，使得兩顆裸片之間的連線變得更短并且由于之前設(shè)計(jì) M1 Max 時(shí)預(yù)留的接口，兩顆裸片之間可以用更快的速度進(jìn)行通訊，最終實(shí)現(xiàn)了兩顆裸片之間 2.5TB / s 的連接帶寬

節(jié)約成本

雖然大家都知道芯片的流片成本很高，但其實(shí)只是流片的門檻成本高當(dāng)一款芯片開始大批量生產(chǎn)之后，邊際成本是比較低的舉個(gè)例子來說，造芯片就像是造塑料洗臉盆洗臉盆的生產(chǎn)線搭建起來很貴，但你把洗臉盆的生產(chǎn)線搭建起來之后，后面所需的材料成本就很低了

如果這時(shí)候你想生產(chǎn)另一種尺寸的塑料洗臉盆，那你就需要修改生產(chǎn)線甚至重新搭建一條新生產(chǎn)線，這樣就貴了。

所以對(duì)于此時(shí)的蘋果來說，如果單獨(dú)設(shè)計(jì)另一個(gè)更大尺寸的芯片，而且還是 5nm 的芯片，成本是非常高的所以蘋果最終的選擇是將兩顆 M1 Max 封裝到一起，這樣新產(chǎn)品可以繼續(xù)利用原有 M1 Max 的生產(chǎn)線，只需要最后將裸片進(jìn)行特殊封裝就可以了

這就像是一個(gè)生產(chǎn)塑料洗臉盆的廠商，原來是一個(gè)洗臉盆裝一個(gè)紙箱，現(xiàn)在變成了兩個(gè)洗臉盆裝一個(gè)紙箱，此時(shí)只需要重新訂購(gòu)更大尺寸的紙箱就可以了。

另一方面，就是裸片的良率問題了當(dāng)裸片的面積越大時(shí)，良率就會(huì)越低

假設(shè)一塊小晶圓上面最多可以生產(chǎn) 4 塊 M1 Max，如圖所示當(dāng)晶圓上出現(xiàn)一個(gè)壞點(diǎn)時(shí)，最終就只能生產(chǎn)出 3 塊 M1 Max，這時(shí)良率是 75%而當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)壞點(diǎn)時(shí)，最終就只能生產(chǎn)出 2 塊 M1 Max，這時(shí)良率是 50%但如果直接生產(chǎn) M1 ULTRA 這樣大面積的裸片會(huì)發(fā)生什么呢

這時(shí)同樣的一個(gè)晶圓上最多可以生產(chǎn) 2 塊 M1 ULTRA如圖所示當(dāng)晶圓上出現(xiàn)一個(gè)壞點(diǎn)時(shí)，最終就只能生產(chǎn)出 1 塊 M1 ULTRA，這時(shí)良率是 50%而當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)壞點(diǎn)時(shí)，最終就只能生產(chǎn)出 0 塊 M1 ULTRA，這時(shí)良率是 0%

由此可以看出當(dāng)裸片的面積越大，其它條件相同時(shí)，良率就會(huì)越低反之如果把一個(gè)大芯片分成兩個(gè)小芯片做，良率就會(huì)提高良率提高了，相應(yīng)成本也就省下來了

結(jié)語(yǔ)

在文章的最后，我有一些想法和補(bǔ)充的信息，在此分享給大家。

1，蘋果作為一家 Fabless公司，對(duì)于半導(dǎo)體工藝發(fā)展進(jìn)入瓶頸這件事是無能為力的只能等待臺(tái)積電，三星等晶圓廠研發(fā)出更先進(jìn)的工藝

2，在工藝進(jìn)入瓶頸之后，芯片性能如果再想提升，蘋果這種做法是簡(jiǎn)單粗暴而且有效的。

3，Die—to—Die 技術(shù)的本質(zhì)是將一個(gè)大的 Die分成幾個(gè)小的 Die來做，這樣成本更低。

4，現(xiàn)在業(yè)界也有這種設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，將原來一個(gè)大芯片拆成幾個(gè)小芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。

5，這種技術(shù)并不是完美的，比如會(huì)引入額外的散熱負(fù)擔(dān)而通過主板 PCB 連接兩顆 CPU 這種方式，散熱問題會(huì)小很多畢竟間距夠大，可以通過多個(gè)散熱器解決

6，基于此種情況進(jìn)行一個(gè)預(yù)測(cè)，M1 ULTRA 的實(shí)際性能不會(huì)是 M1 Max 的 2 倍，但應(yīng)該能超過 1.5 倍畢竟蘋果有單管壓 i9的前例在，散熱問題處理得怎么樣還是要等真機(jī)發(fā)售之后看

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