¿Qué es un chiplet y para qué sirve?

Un chiplet es un encapsulado que alberga varios chips bajo un mismo die. Los chiplets se comenzaron a usar en la arquitectura Zen de AMD y, a día de hoy, se ha demostrado que son más efectivos y tienen un mayor potencial para el futuro. Los chiplets se encuentran bajo el die principal del procesador y su cantidad dependerá del modelo en sí. Respecto a los procesadores con diseño monolítico, es decir, lo que integran todos los chips y núcleos bajo un mismo encapsulado, el diseño en chiplets es mucho más eficiente y, además, permite abaratar costes y reducir la posibilidad de fallos en un procesador.

Hay que diferenciar a los chiplets por su tipo, ya que actualmente hay dos tipos: uno es el que encapsula a los núcleos del procesador (se llama CCD, Core Complex die) y otro es el que alberga las conexiones de entrada/salida y que incluye comunicación con el bus PCIe, bus SATA, controlador de alimentación, seguridad por hardware y conexiones al chipset de la placa base. Este último se denomina IOD, que proviene de IO die (Input Output die). Recordemos que un die es un encapsulado sin más.

Resumiendo, tenemos los chiplets CCD que incorporan a los núcleos del procesador y los chiplets IOD que se encargan de las comunicaciones entre el procesador y otros elementos.

Dentro del procesador se pueden encontrar varios chiplets, de distinto tipo. Solo uno de ellos será el chiplet IOD, mientras que los otros serán los CCD. La cantidad de chiplets en un procesador AMD (ya que Intel sigue usando diseños monolíticos y no tiene chiplets) varía según el modelo. Por ejemplo, Zen 2 y Zen 3 cuentan con 2 chiplets CCD, mientras que los Threadripper de tercera generación tienen hasta 8 chiplets CCD. Además, cada CCD puede albergar un distinto número de núcleos, que dependerá de la arquitectura del procesador (4 núcleos por CCD en Zen 2 y 8 núcleos por CCD para Zen 3).

Los chiplets sirven para diseñar procesadores más escalables y menos costosos, además de proporcionar un mejor rendimiento. Si no te has enterado bien de la jerarquía que siguen los chiplets, será mejor que leas de nuevo el párrafo anterior para enterarte de este.

Al contar con un diseño en chiplets, un procesador puede reciclar partes de arquitecturas anteriores. Al fin y al cabo, la gracia de que sea escalable es, en parte, la modularidad. A groso modo, es como montar piezas LEGO de quita y pon, pudiendo realizar diferentes configuraciones en base al modelo de procesador. De esta manera, al trabajar los chiplets por separado, es posible maximizar el rendimiento de los núcleos, ya que no todos ellos tienen la misma calidad litográfica.

Al estar fabricados en obleas, los chips más cercanos al centro de la oblea saldrán con mayor calidad, de manera que si se juntan estos chips en un mismo chiplet CCD, ese conjunto dará un rendimiento superior al de un diseño monolítico que no diferencia a los núcleos por su calidad litográfica. En este aspecto, los chiplets ofrecen un mayor rendimiento que el diseño tradicional.

Además, el tener esa modularidad permite seleccionar chips a reutilizar de una arquitectura a otra, por parte del fabricante AMD. Dentro de un procesador pueden haber chiplets fabricados a distintos nanómetros, bajo procesos litográficos diferentes, y funcionar como si nada. También es cierto que, para comunicarse unos chiplets con otros se utilizan ciertos buses de transferencia como Infinity Fabric, que añaden latencia al sistema al tener que transportar datos de un lado a otro mediante buses adicionales, pero que mejoran el rendimiento global al trabajar en chiplets.