Californias Santa Claras toimunud konverents Chiplet Summit 2026 tõi kokku chiplet-tehnoloogia arendajad, kiibitootjad, tehisintellekti kiirendid ja standardimisorganisatsioonid. Eesmärk oli selge: kaardistada kiibistute (inglise keeles chiplet) tehnoloogiate hetkeseis ja hinnata nende asjakohasust tulevikurakenduste ning kompetentsi kasvatamise jaoks, mis on ühtlasi kriitilise tähtsusega ka Eestile.

Millised on aga tööstuse tegelikud valupunktid ja päästerõngad?

Üks sõnum kordus tippkohtumise sessioonides lakkamatu refräänina: kiipide ühenduvus on saanud pudelikaelaks. Arvutustihedus paraneb jätkuvalt, kuid ribalaius, mida on vaja selle arvutusvõimsuse toitmiseks nii kiipidevahelistes ühendustes kui ka kiibipakendist väljapoole, ei pea enam ajaga sammu. Lõhe pigem laieneb kui väheneb.

Selle väljakutse ulatust illustreerisid ilmekalt tehisintellekti andmekeskuste prognoosid.

AI andmekeskuste protsessorite ja võrguseadmete koguturgu hinnati 2024. aastal umbes 160–210 miljardile USA dollarile, kuid 2030. aastaks oodatakse selle kasvu 420–585 miljardi dollarini. Samal ajal prognoositakse, et valdkonna energiavajadus kasvab seniselt 60 gigavatilt ligikaudu 240 gigavatini.

Sellest tuleneb hirmuäratav järeldus: andmekeskuste laienemist ei piira enam nõudlus, vaid energia.

Lõuna-Korea idufirma trügib suurte mängumaale

Lõuna-Korea tehisintellekti kiirendite arendaja Rebellions esitles konverentsil uut toodet Rebel 100, mis koondab neli NPU-kiipi 2.5D pakendisse, kasutades Samsung I-CubeS tehnoloogiat.

NPU-de (närvivõrguprotsessorite) vahel tagavad UCIe-Advanced lingid 1 TB/s täisdupleks-ribalaiuse, samas kui HBM3E mälu pakub 1,2 TB/s andmeedastuskiirust pinu kohta.

Ettevõtte ettekanne näitas ka praktilisi lahendusi reaalse ränikiibini viimisel. Toite stabiilsuse tagamiseks aktiveeritakse närvivõrgu tuumad hierarhiliselt astmete kaupa, et vähendada voolutarbe järske muutusi. Ränil tehtud mõõtmised näitasid, et see vähendas müra amplituudi enam kui 20 millivolti. Lisaks on HBM-mälu kõrvale paigutatud integreeritud ränikondensaator, mis silub toitevõrgu impedantsi tippe.

Rebellions näitas esitlusel ka jõudlustesti, kus nende lahendus suutis 600 W energiatarbe juures töötada Meta Llama 3.3 70B mudeliga, pakkudes ühe kaardi seadistuses 1,9 korda rohkem tokeneid vati kohta kui NVIDIA H200 PCIe kaart.

Ehkki tootjate esitatud jõudlustestidesse tuleb suhtuda ettevaatusega, on laiem pilt siiski selge: ka keskmise suurusega ja hästi rahastatud disainimaja suudab tänapäeval turule tuua mitmekiibilise tehisintellekti toote. Kiibistupõhised arhitektuurid ei ole enam pelgalt tehnoloogiahiidude pärusmaa.

Valguskiired kiipide rägastikus

Täiesti teistsuguse vaatenurga tõi arutellu Lightmatteri tootearenduse asepresident Steve Klinger, kes pidas ettekande “Overcoming AI Scaling Barriers with Light” (“Valguse abil tehisintellekti skaleerimisbarjääride ületamine”).

Ta tutvustas 3D-virnastatud footonühendusi, kus ühe lainepikkuse kiirus on suurusjärgus 100 Gb/s ja ühe optilise kiu ribalaius ligikaudu 1,6 Tb/s. Kui ühendada umbes sada kiudu ühefotoonilise vaheplaadiga (interposer), võiks ühe kiibipakendi kogu ribalaius ulatuda lausa 100 Tb/s tasemeni.

Kuigi tööstus on juba viisteist aastat oodanud fotoonika läbimurret, mis on pidevalt justkui paari aasta pärast tulemas, jäi ettekandest kõlama kainestav tõdemus: elektrilistel ühendustel puudub praegu igasugune arenguplaan, mis suudaks sellistele ribalaiustele isegi läheneda. Praktiline õppetund uute arhitektuuride loojatele on seega selge: disaini tuleb alustada ühenduste eelarvest ja liikuda sealt tagasi, mitte vastupidi.

Kuidas testida seda, mida pole näha?

Teine läbiv teema konverentsil oli kiipidevaheliste (D2D) ühenduste testimiseks vajalik tarkvara. Siemens EDA esindaja dr Subramanian Lalgudi tutvustas Veloce emulaatori kasutusjuhtu koos Calibre 3DStack voo ja 3D termilise analüüsiga.

Kuna kiipidevahelisi mikrokontakte (micro-bumps) ei saa otse sondiga mõõta, tõusis korduvalt fookusesse sisseehitatud enesetestimise (BIST) vajalikkus.

Testimine tuleb läbi viia muude ühenduste kaudu, näiteks JTAG või UCIe külgkanali abil. Rebellions nimetas neid varukanaleid tabavalt nimega “independent lifeline”, sest need võimaldavad säilitada kontrolli süsteemi üle isegi siis, kui peamine andmesiin on kättesaamatu. Edukas disain nõuab täna tugevat simulatsiooni, sest kallis ja aeganõudvas kiibipakendamise faasis enam katsetamisruumi ei ole. Samuti on termiline käitumine muutunud pelgast soojushaldusest fundamentaalseks arhitektuuriliseks probleemiks.

Standardite ja rätsepatöö igavene vägikaikavedu

Kuigi UCIe on andmeedastuse valdkonnas ilmselge standard, paljastasid konverentsi kuluaarid nüansirikkama reaalsuse: praktikas varjutab standardeid hetkel rätsepatöö. Tipptasemel disainides kohandatakse liideseid, kontaktide asetust ja pakendamist vastavalt konkreetse toote vajadustele.

See reaalsus esitab väljakutse ka avatud kiibistute turuplatsi (Open Chiplet Marketplace) ideele. Hetkel sarnaneb see turg pigem komponentide kataloogiga, mis nõuavad koostööks kohandatud integratsiooni, mitte lihtsat “ühenda-ja-kasuta” loogikat. Elektriliste liideste kõrval vajavad standardimist ka mehaanilised liidesed, termilised näitajad ja testimisprotseduurid.

Tehisintellekt hakkab ise kiipe disainima

Suuremad disainitarkvara arendajad vihjasid oma ettekannetes selgelt agentse tehisintellekti jõudmisele kiibidisaini. Kasutades autonoomsete sõidukite eeskujul loodud skaalat (L1 kuni L5), hinnati praeguste tööriistade taset L2 ja L3 vahele. Tulevikus nähakse aga AI-d tegemas iseseisvalt mitmekiibilise disaini partitsioneerimist ja toitevõrgu kavandamist – ülesandeid, mis praegu nõuavad kõige kogenumate inseneride kaasamist.

Kas see ulmeline tulevik on kohe ukse ees, on vaieldav, kuid arendajate teadus- ja arendustegevuse eelarved liiguvad kindlalt selles suunas.

Euroopa pimeala: tipptasemel kiibipakendamine

Üks olulisemaid järeldusi konverentsilt puudutab uudset kiibipakendamise maastikku. Tipptasemel valiku pakkujate nimekiri on lühike: domineerivad TSMC, Intel ja Samsung. See tähendab, et teadmised ja tootmisvõimsus on koondunud väga väikese arvu ettevõtete kätte, mis annab neile tohutu turujõu.

Neile aga, kes tegelevad Euroopas kiibialase kompetentsi ülesehitamisega, on see kriitiline lünk.

Järgmine verstapost: meditsiinilised nutiseadmed

Huvitaval kombel keskendus suurem osa konverentsist AI andmekeskustele, mis moodustasid 2023.–2024. aastal alustatud kiibistute disainidest 30%. Järgnesid äärearvutused (22%), autotööstus (18%), kõrgjõudlusega andmetöötlus (15%) ja tarbeelektroonika (12%). Meditsiinirakendused selles nimekirjas aga puudusid.

Siiski peitub just meditsiinilistes nutiseadmetes kiibistute suur potentsiaal. Kantav meditsiiniseade vajab ülimadala energiatarbega arvutust, juhtmevaba sidet ja andureid (näiteks fotoonikat biosensori jaoks) – komponente, mida on keeruline ja kompromissiderohke ühele ränikiibile suruda. Kiibistupõhine arhitektuur võimaldaks kõik need erinevad tehnoloogiad integreerida ühte kompaktsesse pakendisse. See, et konverentsil meditsiini teemat eriti ei käsitletud, on märk avastamata võimalusest, mis tasub tulevikus kindlasti uurimist.

(Andres Mellik osales Chiplet Summit 2026 konverentsil, mis toimus 17.–19. veebruaril 2026 Californias Santa Clara konverentsikeskuses. Järgmine Chiplet Summit toimub samas asukohas 30. märtsist kuni 1. aprillini 2027.)