चिपलेट ने चिप्स को बदल दिया है

1965 में, इंटेल के सह-संस्थापक गॉर्डन मूर ने एक सिद्धांत प्रस्तुत किया जो "मूर का नियम" बन गया। आधी सदी से भी ज़्यादा समय तक, इसने एकीकृत सर्किट (IC) के प्रदर्शन में लगातार वृद्धि और घटती लागत—आधुनिक डिजिटल तकनीक की नींव—को आधार प्रदान किया। संक्षेप में: एक चिप पर ट्रांजिस्टर की संख्या लगभग हर दो साल में दोगुनी हो जाती है।

वर्षों तक, प्रगति इसी गति से चलती रही। अब तस्वीर बदल रही है। और अधिक सिकुड़न मुश्किल हो गई है; विशेषताओं का आकार अब केवल कुछ नैनोमीटर तक सिमट गया है। इंजीनियर भौतिक सीमाओं, अधिक जटिल प्रक्रिया चरणों और बढ़ती लागतों का सामना कर रहे हैं। छोटी ज्यामितियाँ भी उत्पादन को कम करती हैं, जिससे उच्च-मात्रा उत्पादन कठिन हो जाता है। एक अग्रणी फ़ैक्टरी का निर्माण और संचालन अत्यधिक पूंजी और विशेषज्ञता की मांग करता है। इसलिए कई लोग तर्क देते हैं कि मूर का नियम अपनी गति खो रहा है।

इस बदलाव ने एक नए दृष्टिकोण का द्वार खोल दिया है: चिपलेट्स।

चिपलेट एक छोटा सा डाई होता है जो एक विशिष्ट कार्य करता है—मूलतः एक मोनोलिथिक चिप का एक टुकड़ा। एक ही पैकेज में कई चिपलेट्स को एकीकृत करके, निर्माता एक संपूर्ण सिस्टम बना सकते हैं।

मोनोलिथिक युग में, सभी कार्य एक बड़े डाई पर आधारित होते थे, इसलिए कहीं भी कोई खराबी पूरी चिप को नष्ट कर सकती थी। चिपलेट्स के साथ, सिस्टम "ज्ञात-अच्छे डाई" (KGD) से बनाए जाते हैं, जिससे उत्पादन और निर्माण दक्षता में नाटकीय रूप से सुधार होता है।

विषमांगी एकीकरण—विभिन्न प्रक्रिया नोड्स पर और विभिन्न कार्यों के लिए निर्मित डाईज़ का संयोजन—चिपलेट्स को विशेष रूप से शक्तिशाली बनाता है। उच्च-प्रदर्शन वाले कंप्यूट ब्लॉक नवीनतम नोड्स का उपयोग कर सकते हैं, जबकि मेमोरी और एनालॉग सर्किट परिपक्व, लागत-प्रभावी तकनीकों पर आधारित रहते हैं। परिणाम: कम लागत पर बेहतर प्रदर्शन।

ऑटो उद्योग इसमें विशेष रूप से रुचि रखता है। प्रमुख वाहन निर्माता भविष्य के इन-व्हीकल SoCs विकसित करने के लिए इन तकनीकों का उपयोग कर रहे हैं, जिनका लक्ष्य 2030 के बाद बड़े पैमाने पर अपनाना है। चिपलेट्स उन्हें AI और ग्राफ़िक्स को अधिक कुशलता से स्केल करने में मदद करते हैं और साथ ही उत्पादकता में सुधार करते हैं—ऑटोमोटिव सेमीकंडक्टर्स में प्रदर्शन और कार्यक्षमता दोनों को बढ़ाते हैं।

कुछ ऑटोमोटिव पुर्ज़ों को कड़े कार्यात्मक-सुरक्षा मानकों को पूरा करना होता है और इसलिए वे पुराने, सिद्ध नोड्स पर निर्भर होते हैं। वहीं, उन्नत ड्राइवर-सहायता (ADAS) और सॉफ़्टवेयर-परिभाषित वाहन (SDV) जैसी आधुनिक प्रणालियाँ कहीं अधिक कंप्यूटिंग क्षमता की माँग करती हैं। चिपलेट्स इस अंतर को पाटते हैं: सुरक्षा-श्रेणी के माइक्रोकंट्रोलर, बड़ी मेमोरी और शक्तिशाली AI एक्सेलरेटर को मिलाकर, निर्माता प्रत्येक वाहन निर्माता की ज़रूरतों के अनुसार SoCs को तेज़ी से अनुकूलित कर सकते हैं।

ये फायदे ऑटोमोबाइल से आगे तक फैले हुए हैं। चिपलेट आर्किटेक्चर एआई, दूरसंचार और अन्य क्षेत्रों में भी फैल रहे हैं, विभिन्न उद्योगों में नवाचार को गति दे रहे हैं और तेज़ी से सेमीकंडक्टर रोडमैप का एक स्तंभ बन रहे हैं।

चिपलेट एकीकरण सघन, उच्च-गति वाले डाई-टू-डाई कनेक्शन पर निर्भर करता है। इसका मुख्य प्रवर्तक इंटरपोज़र है—डाई के नीचे एक मध्यवर्ती परत, जो अक्सर सिलिकॉन होती है, जो सिग्नल को एक छोटे सर्किट बोर्ड की तरह रूट करती है। बेहतर इंटरपोज़र का मतलब है सघन युग्मन और तेज़ सिग्नल एक्सचेंज।

उन्नत पैकेजिंग से बिजली वितरण में भी सुधार होता है। डाइज़ के बीच सूक्ष्म धातु कनेक्शनों की सघन सरणियाँ, तंग जगहों में भी करंट और डेटा के लिए पर्याप्त रास्ते प्रदान करती हैं, जिससे सीमित पैकेजिंग क्षेत्र का कुशल उपयोग करते हुए उच्च-बैंडविड्थ स्थानांतरण संभव होता है।

आज का मुख्य तरीका 2.5D एकीकरण है: एक इंटरपोज़र पर कई डाइज़ को एक साथ रखना। अगला कदम 3D एकीकरण है, जिसमें और भी ज़्यादा घनत्व के लिए थ्रू-सिलिकॉन विया (TSV) का इस्तेमाल करके डाइज़ को लंबवत रूप से रखा जाता है।

मॉड्यूलर चिप डिज़ाइन (फ़ंक्शन और सर्किट प्रकारों को अलग करना) को 3D स्टैकिंग के साथ मिलाने से तेज़, छोटे और ज़्यादा ऊर्जा-कुशल सेमीकंडक्टर प्राप्त होते हैं। मेमोरी और कंप्यूट को एक साथ रखने से बड़े डेटासेट के लिए विशाल बैंडविड्थ मिलती है—जो AI और अन्य उच्च-प्रदर्शन कार्यभार के लिए आदर्श है।

हालाँकि, वर्टिकल स्टैकिंग चुनौतियाँ लेकर आती है। ऊष्मा अधिक आसानी से संचित होती है, जिससे तापीय प्रबंधन और उत्पादन जटिल हो जाता है। इस समस्या का समाधान करने के लिए, शोधकर्ता तापीय बाधाओं को बेहतर ढंग से संभालने के लिए नई पैकेजिंग विधियों को विकसित कर रहे हैं। फिर भी, गति प्रबल है: चिपलेट्स और 3D एकीकरण के अभिसरण को व्यापक रूप से एक विघटनकारी प्रतिमान के रूप में देखा जा रहा है - जो मूर के नियम के समाप्त होने पर मशाल को आगे ले जाने के लिए तैयार है।