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Chiplet，仍有諸多挑戰

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Chiplet，仍有諸多挑戰

Chiplet 技術的優勢仍然使其成為延續摩爾定律的重要手段 。
Chiplet 通過將大型芯片分解為多個具特定功能的小芯片 ， 并使用先進封裝技術將它們互聯 ， 最終集成封裝為一個系統芯片 。 這種硅片級別的 IP 整合重用技術可以有效提高芯片的研發速度 ， 降低研發成本和門檻 。 摩爾定律正在放緩 ， 而 Chiplet 的性價比逐漸凸顯 ， 通過突破單芯片 SoC 的諸多瓶頸 ， 有望延續摩爾定律 。
Chiplet 在設計成本、良率、制造成本、設計靈活性等方面具有明顯優勢 。 通過將大型芯片拆解為多個小芯片 ， 可以提高制造良率、降低芯片制造成本、提高芯片設計的靈活性和可定制化程度 ， 并縮短芯片上市時間 。 然而 ， Chiplet 方案在互聯與封裝兩塊還存在一定的難點 ，需要解決高數據吞吐量與低數據延遲和誤碼率、能效和連接距離等問題 ， 同時對封裝工藝也 提出了更高的要求 。 盡管如此 ， Chiplet 技術的優勢仍然使其成為延續摩爾定律的重要手段 。
新思科技工程副總裁 Abhijeet Chakraborty 表示 ， 人們普遍認為 Chiplet 代表著未來 。 但他補充道 ， 對于一些亟待解決的挑戰或障礙 ， 人們并不抱有幻想 。
【Chiplet，仍有諸多挑戰】首先是互操作性和標準 。 Chakraborty表示 ， 用 Chiplet 對于設計任何復雜的大型系統都至關重要 。 “雖然供應商眾多 ， 但客戶必須做出各種權衡 ， 例如成本、使用哪種封裝、2.5D 還是垂直堆疊、散熱問題和功率分布 ， 以及如何建模和表示它們 ， ”他說道 。
他繼續說道 ， 像 3DIC Compiler 這樣的工具提供系統級性能分析 ， 包括軟件、硬件和核心設計分析 。 客戶可以即插即用不同的組件 ， 并使用抽象概念來評估不同的選項 。 即便如此 ， 也可能需要進行一些定制 ， 例如針對特定應用進行擴展 。
標準和互操作性是另一個挑戰 。 Chakraborty表示：“標準不僅對于die-to-die接口極其重要 ， 對于UCIe（通用芯片互連標準）也同樣重要 。 ” 他補充道 ， UCIe并非唯一的標準 ， 但就die-to-die接口而言 ， 它是最普遍的標準 。
芯片經過測試和組裝后 ， 必須進行集成 ， 這需要使用編譯器工具進行多物理場分析 。 在新思科技完成收購 ANSYS 的交易之前 ， Chakraborty 曾表示：“ANSYS 分析工具確實是業界在熱性能和更高壓降多物理場分析方面的黃金標準 。 ” 他解釋說 ， 一個能夠適應使用多芯片和多芯片的最終客戶的環境平臺至關重要 。
“小芯片的一個特點是它們比軟 IP 復雜得多……芯片將包含 IP ， 因此它們是更復雜的組件……而且 IPS 來自不同的供應商 。
“現在你要討論的是處理來自不同IP供應商的許可證 ， 然后芯片本身也會有自己的許可證 。 所以整個商業模式必須理順 。 當然 ， 這些都是可以解決的問題 ， 而且最終都會得到解決 ， 但這些都是重要的考慮因素 。 ”他表示 。
Chakraborty表示 ， 最終目標是進一步擴展互操作性 。 異構集成意味著“使用不同技術節點上的芯片 ， 甚至是芯片集 。 例如 ， CMOS與光子集成電路（ICS）的集成 。 ” 他總結道 。 能夠組合來自不同供應商的異構組件 ， 并支持構建應用程序的特定協議棧 ， 互操作性是必不可少的 。
在高性能計算領域 ， Chiplet 技術已成為滿足當下對算力需求的關鍵 。 通過將更多算力單元 高密度、高效率、低功耗地連接在一起 ， 實現超大規模計算 ， 同時高速互聯網絡將芯片級異 構系統實現高速預處理和數據調度 ， 非先進制程構建 Cache 提高片上 Cache 的容量和性價比 ， 3D 近存技術降低存儲訪問功耗 ， 從而滿足大模型參數需求 。 服務器、自動駕駛等領域適合 Chiplet 落地場景 ， 而消費電子由于對輕薄、功耗要求較高 ， 不太適合應用 Chiplet 。
隨著算力、存儲等需求升級 ， Chiplet 有望在未來得到更加廣泛的應用 。 國際巨頭廠商已經布局 Chiplet 在高性能計算領域的應用 ， 如英特爾發布了基于 Chiplet 技術的數據中心 GPU ， AMD 發布了APU蘋果則與臺積電合作開發了UltraFusion封裝技術 。 在AI芯片領域 ， 運用Chiplet 模式的異構集成方案可以大幅降低芯片設計投入門檻及風險 ， 有效解決下游客戶難以平衡的核心痛點 ， 國際巨頭廠商與國內領先廠商都在 AI 芯片的運用上做了不同突破 。
Chiplet 技術被視為”異構”技術的焦點 ， 已是當下最被企業所認可的新型技術之一 。 2022 年 3 月 ， 英特爾、AMD、Arm、高通、三星、臺積電、日月光、Google Cloud、Meta、微軟等全球領先的芯片廠商共同成立了 UCIe 聯盟 ， UCIe 聯盟的建立旨在促進 Chiplet 模式的應用發展 ，越來越多的企業開始研發 Chiplet 相關產品 。
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