チップレット【chiplet】

概要

チップレットとは、半導体製造において単一の大きなチップを作らず、複数の小型チップを組み合わせて一つのパッケージに統合する技術。製造効率の向上や歩留まり改善、性能や消費電力の最適化を目的に用いられる。

従来の半導体設計では、CPUやGPUのすべての回路を1枚のチップ（シリコンダイ）に集積する「モノリシック」設計が主流だった。しかしダイの面積が大きくなるほど製造歩留まり（良品の割合）が低下し、コストが増大するという問題がある。チップレットでは、ダイを小さく分割して製造するため、各ダイの歩留まりが高まり、製造コストを抑えやすくなる。

この手法では異なる機能のダイを別々の製造プロセスで製造できる。演算コアは最先端の微細プロセスで製造しつつ、I/Oやメモリコントローラなどはコストの低い旧世代プロセスで製造するといった使い分けが可能となる。高性能コアと省電力コアを同一モジュールに統合するといった設計も容易になる。

チップレット間の接続には高速かつ低消費電力のインターコネクト技術が必要で、米AMD社は「Infinity Fabric」を独自に開発した。2022年に業界標準の接続規格として「UCIe」（Universal Chiplet Interconnect Express）が策定されており、異なる製造元のチップレットを相互接続できるようにすることを目指している。

実際の製品としては、AMD社の「Ryzen」および「EPYC」プロセッサが「CCD」（Core Complex Die）と呼ばれる演算ダイと入出力ダイを組み合わせるチップレット構造を採用している。米インテル（Intel）も「Foveros」と呼ぶ3次元積層技術を使ったチップレット設計を展開しており、米アップル（Apple）社の「M1 Ultra」も2つの「M1 Max」ダイを接続した構成をとっている。