V roku 1965 spoluzakladateľ spoločnosti Intel Gordon Moore sformuloval to, čo sa stalo „Mooreovým zákonom“. Viac ako polstoročie bol základom stabilného nárastu výkonu integrovaných obvodov (IO) a klesajúcich nákladov – základu modernej digitálnej technológie. Stručne povedané: počet tranzistorov na čipe sa zhruba zdvojnásobuje každé dva roky.
Roky pokrok sledoval túto rytmus. Teraz sa situácia mení. Ďalšie zmenšovanie sa stalo náročným; veľkosti prvkov sa zmenšili na niekoľko nanometrov. Inžinieri narážajú na fyzikálne limity, zložitejšie procesné kroky a rastúce náklady. Menšie geometrie tiež znižujú výnosy, čo sťažuje veľkoobjemovú výrobu. Výstavba a prevádzka špičkovej továrne si vyžaduje obrovský kapitál a odborné znalosti. Mnohí preto tvrdia, že Moorov zákon stráca na sile.
Táto zmena otvorila dvere novému prístupu: chipletom.
Čiplet je malý čip, ktorý vykonáva špecifickú funkciu – v podstate kúsok z toho, čo býval jeden monolitický čip. Integráciou viacerých čipov do jedného puzdra môžu výrobcovia zostaviť kompletný systém.
V monolitickej ére všetky funkcie fungovali na jednom veľkom čipe, takže chyba kdekoľvek mohla zničiť celý čip. Pri čipoch sú systémy zostavené z „známeho dobrého čipu“ (KGD), čo dramaticky zvyšuje výťažnosť a efektivitu výroby.
Heterogénna integrácia – kombinovanie čipov postavených na rôznych procesných uzloch a pre rôzne funkcie – robí čipy obzvlášť výkonnými. Vysokovýkonné výpočtové bloky môžu využívať najnovšie uzly, zatiaľ čo pamäť a analógové obvody zostávajú na vyspelých a nákladovo efektívnych technológiách. Výsledkom je vyšší výkon za nižšie náklady.
Obzvlášť o to má záujem automobilový priemysel. Veľkí výrobcovia automobilov využívajú tieto techniky na vývoj budúcich palubných systémov na čipe (SoC), pričom ich masové prijatie je zamerané na obdobie po roku 2030. Čiplety im umožňujú efektívnejšie škálovať umelú inteligenciu a grafiku a zároveň zvyšovať výnosy – čím sa zvyšuje výkon aj funkčnosť automobilových polovodičov.
Niektoré automobilové súčiastky musia spĺňať prísne normy funkčnej bezpečnosti, a preto sa spoliehajú na staršie, overené uzly. Moderné systémy, ako napríklad pokročilá asistencia vodiča (ADAS) a softvérovo definované vozidlá (SDV), vyžadujú oveľa viac výpočtového výkonu. Čiplety túto medzeru preklenujú: kombináciou mikrokontrolérov bezpečnostnej triedy, veľkej pamäte a výkonných akcelerátorov umelej inteligencie môžu výrobcovia prispôsobiť SoC potrebám každého výrobcu automobilov – a to rýchlejšie.
Tieto výhody presahujú rámec automobilového priemyslu. Architektúry čipov sa šíria do umelej inteligencie, telekomunikácií a ďalších oblastí, urýchľujú inovácie naprieč odvetviami a rýchlo sa stávajú pilierom rozvoja polovodičových technológií.
Integrácia čipov závisí od kompaktných, vysokorýchlostných prepojení medzi čipmi. Kľúčovým prvkom je interpozér – medzivrstva, často kremíková, pod čipmi, ktorá smeruje signály podobne ako malá doska plošných spojov. Lepšie interpozéry znamenajú užšie prepojenie a rýchlejšiu výmenu signálov.
Pokročilé puzdro tiež zlepšuje dodávku energie. Husté polia drobných kovových spojov medzi čipmi poskytujú dostatočné cesty pre prúd a dáta aj v stiesnených priestoroch, čo umožňuje prenos s vysokou šírkou pásma a zároveň efektívne využíva obmedzenú plochu puzdra.
Dnešným mainstreamovým prístupom je 2,5D integrácia: umiestnenie viacerých čipov vedľa seba na prechodku. Ďalším krokom je 3D integrácia, ktorá ukladá čipy vertikálne pomocou kremíkových priechodiek (TSV) pre ešte vyššiu hustotu.
Kombinácia modulárneho dizajnu čipov (oddelenie funkcií a typov obvodov) s 3D stohovaním vedie k rýchlejším, menším a energeticky úspornejším polovodičom. Spoločné umiestnenie pamäte a výpočtových prostriedkov poskytuje obrovskú šírku pásma pre veľké súbory údajov – ideálne pre umelú inteligenciu a iné vysokovýkonné úlohy.
Vertikálne stohovanie však prináša výzvy. Teplo sa akumuluje ľahšie, čo komplikuje tepelný manažment a výťažnosť. Aby sa tento problém vyriešil, výskumníci vyvíjajú nové metódy balenia, ktoré lepšie zvládajú tepelné obmedzenia. Napriek tomu je dynamika silná: konvergencia chipletov a 3D integrácie sa všeobecne považuje za prevratnú paradigmu – pripravenú niesť pochodeň tam, kde končí Moorov zákon.
Čas uverejnenia: 15. októbra 2025