2023第二期科技趋势推荐——Chiplet
2023-06-19
Chiplet
Chiplet 的互联标准将逐渐统一，重构芯片研发流程。[1]
Chiplet 的互联标准将逐渐统一，重构芯片研发流程。[1]
近年来，摩尔定律的脚步放缓，先进工艺下的芯片制造成本越来越高，如何在合理成本控制下，保持原来的发展步伐成为半导体产业面临的重要问题，Chiplet技术作为一种可以延续摩尔定律的解决方案受到行业重视，但其广泛使用还存在诸多问题。基于Chiplet的集成技术作为一种可以延续摩尔定律的解决方案受到半导体产业的关注。该技术将传统的系统级芯片划分为多个单功能或多功能组合的“芯粒”，然后在一个封装内通过基板互连成为一个完整的复杂功能芯片。目前，AMD、英特尔、台积电、海思半导体等已经发布了基于Chiplet集成的产品。未来CPU、DPU、FPGA、ADC、DAC、高带宽存储器、硬件加速器和高速互连接口等芯粒有望利用Chiplet技术快速集成在一起，提升芯片的性能，增加产品的灵活性，并降低芯片上市时间。[2]
Chiplet是由半导体界定义的，意思就是将一个单片集成电路分割为更小的能实现子功能的器件组件。最简单的情况就是将一个大的逻辑电路分割为多个逻辑Chiplets。除了可以为工艺节点上的特定任务或功能设计Chiplets，以在成本、功耗和性能方面进行优化之外，为一个系统构建的Chiplet还可以直接用于另一个系统。与在芯片上集成的单片系统（单片系统：System On Chip,SOC）相比，用Chiplet构建地提供了更快的上市时间和整体更低的设计成本。[3]使用传统的SOC方法，整个芯片必须用一个单一的技术节点工艺设计和制造。尽管构成SOC的各组成部分不一定达到性能最优，但是使用Chiplets可以通过将预先开发的芯片集成到IC封装中来减少产品开发时间和成本。因此，芯片制造商可在一个库中提供模块化的芯片菜单，这便是典型的Chiplets。采用不同节点的不同Chiplet具有不同功能和性能。客户可以使用芯片对芯片的互联方案将它们混合匹配。[4]
Chiplet是由半导体界定义的，意思就是将一个单片集成电路分割为更小的能实现子功能的器件组件。最简单的情况就是将一个大的逻辑电路分割为多个逻辑Chiplets。除了可以为工艺节点上的特定任务或功能设计Chiplets，以在成本、功耗和性能方面进行优化之外，为一个系统构建的Chiplet还可以直接用于另一个系统。与在芯片上集成的单片系统（单片系统：System On Chip,SOC）相比，用Chiplet构建地提供了更快的上市时间和整体更低的设计成本。[3]使用传统的SOC方法，整个芯片必须用一个单一的技术节点工艺设计和制造。尽管构成SOC的各组成部分不一定达到性能最优，但是使用Chiplets可以通过将预先开发的芯片集成到IC封装中来减少产品开发时间和成本。因此，芯片制造商可在一个库中提供模块化的芯片菜单，这便是典型的Chiplets。采用不同节点的不同Chiplet具有不同功能和性能。客户可以使用芯片对芯片的互联方案将它们混合匹配。[4]
当前，Chiplet技术初步展现出延续摩尔定律的良好前景。研究与分析表明Chiplet间的高速低功耗互联技术以及互连的标准化方面还存在进一步的发展需求。设计流程上，也需要引入新的设计工具和设计方法。随着设计工具和流程的完善，接口标准和接口电路的成熟，Chiplet有望为半导体产业提供新的发展动力。[5]
注释：
[1].达摩院：2023十大技术趋势.[EB/OL].[2023-04-04].
https://damo.alibaba.com/techtrends/2023
[2].蒋剑飞,王琴,贺光辉,毛志刚. Chiplet技术研究与展望.[J].微电子学与计算机2022.39(01) 1-6.
[3].王锋,王磊,银磊.SoC芯片UVM平台自动化开发系统[J].中国集成电路,2023,32(03):72-77.
[4][5].李应选Chiplet的现状和需要解决的问题.[J].微电子学与计算机2022,39(05):1-9.
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