12月16日,在“第二届中国互连技术与产业大会”上,首个由中国集成电路领域相关企业和专家共同主导制定的《小芯片接口总线技术要求》团体标准,正式通过工信部中国电子工业标准化技术协会的审定并发布。

  《小芯片接口总线技术要求》描述了CPU、GPU、人工智能芯片、网络处理器和网络交换芯片等应用场景的小芯片接口总线技术要求,包括总体概述、接口要求、链路层、适配层、物理层和封装要求等。

  《小芯片接口总线技术要求》标准概况图

  据悉,这是中国首个原生Chiplet技术标准,对于中国集成电路产业延续“摩尔定律”,突破先进制程工艺限制具有重要意义。而从长远上来看,也有助于打造国内芯片产业的软件和硬件生态,我国拥有世界上最大的芯片市场,因此国外厂商无疑也将会陆续适配我们的小芯片标准,加入我们的生态。

  01

  摩尔定律放缓,Chiplet成芯片企业新宠

  在了解Chiplet技术标准制定的重大意义之前,我们先了解一下,何为Chiplet,它为何如此备受关注。

  Chiplet也被翻译为“小芯片”或“芯粒”,这一概念最早在2015年提出,是指预先制造好、具有特定功能、可组合集成的晶片(Die)。

  简单来说,相对于单独为一个整体的传统芯片,Chiplet则像是乐高积木,不同形状、大小、功能的小芯片,加上必要的电路设计,再借助先进封装技术,就可将其拼为一个完整的大芯片,从而能发挥更大的效益。

  Chiplet技术是将多颗芯片进行组合,用异构的方式形成全新的系统级芯片

  总之,小芯片技术是一种芯片“模块化”的设计方法,也是异构集成的封装技术。

  在摩尔定律逐渐放缓的当下,如果继续提高半导体工艺制程,除了技术上的瓶颈难以突破外,制造成本也在巨幅攀升。

  于是,小芯片成为能够拯救日趋失效的摩尔定律、持续提高SoC高集成度和算力的重要途径,更重要的是,能有效降低制造成本。因此,小芯片设计近年来成为处理器行业的主流。

  最初,Chiplet技术被AMD率先大规模应用于商业产品。2019年,国内企业华为也开始在产品中使用Chiplet技术。

  AMD推出的EPYC服务器,成为成功采用Chiplet技术的案例

  在业内巨头AMD、英特尔、台积电等的推动下,Chiplet成为芯片行业新宠,各大相关巨头企业纷纷开始入场,国内芯片企业也开始加紧布局。

  02

  我国为何急需原生Chiplet技术标准?

  对于芯片产业的发展来说,行业标准的制定尤为关键,否则,市场和生态就无法发展壮大。

  国内某芯片定制公司董事长表示,“各家半导体IP提供商,只要拥有一定的芯片设计能力,都可以生产Chiplet,但是不同厂商之间的Chiplet如果没有统一的接口,就无法相互之间进行通信和协同。如此一来,各厂商的Chiplet就会形成孤岛,不能和其他Chiplet进行组合和配对,市面上就没有足够多的可供灵活选择使用的Chiplet,这个技术就不会得到广泛的使用。”

  面对成千上万种的“乐高积木”小芯片,用户能做任意组合、拼接,依靠的是统一的插口。因此,互连接口标准化就起到了连接各个Chiplet厂商的作用。

  基于此,国外芯片企业已经在联手推动Chiplet接口规范的标准化。

  今年3月,Intel联合AMD、Arm、高通、台积电、三星、谷歌云、微软等十家行业巨头,成立了Chiplet标准联盟,制定了通用Chiplet的新互联标准“Universal Chiplet Interconnect Express”(简称“UCIe”),旨在共同打造Chiplet互联标准、推进开放生态。

  UCle的制定很有可能成为Chiplet技术的主流标准,对于行业来说自然是有利因素。然而,对于国内企业来说,却未必会从中受益。

  上文提到,UCle的标准发起者中,没有一家大陆企业,因此,真正的主导权并不在我们手中,这一标准对中国芯片企业的开放程度将会怎样还未可知。有专业人士表示,实现参考设计所需要的技术细节,在目前的Chiplet标准协议根本找不到。实际上,一些标准的细节还被美国限制不可对中国企业开放。

  因此,在UCle日后可能成为技术封锁工具的情况下,中国急需属于自己的原生Chiplet技术标准,掌握一定主动权。

  此外,中国计算机互连技术联盟(CCITA)秘书长郝沁汾表示,在国内研发先进制程受到客观影响的大背景下,企业对于属于中国的Chiplet技术标准的诉求是比较强烈的。很多国内本土厂商都希望去应用Chiplet技术,也希望国内推动这一技术的标准。

  2020年6月,中科院计算所、工信部电子四院以及国内芯片产业链上下游六十多家单位,开始共同研究制定小芯片接口标准。如今,《小芯片接口总线技术要求》团体标准终于正式面向世界发布。

  这一标准的推出,将为国内芯片企业解决关键技术问题,也会为国内芯片产业带来巨大发展机遇。

  总 结

  众所周知,国外在芯片领域起步较早,因此很多标准都由是国外公司来制定的。而此次,在Chiplet上,中国自己制定了相关标准,对于国内芯片产业,无疑是一项重大利好。

  在Chiplet已然成为芯片行业发展趋势之时,我国通过首个小芯片标准的发布,有望抢占先机,降低对美、韩系技术的依赖,加速国产化替代进程。

  当然,这或许还有很长的路要走,但从长期来看,Chiplet这条新赛道,是中国芯片产业实现“弯道超车”的绝佳机会,让我们拭目以待。

  参考资料:镁客网:《“中国芯”提速!首个国产“小芯片”标准发布 专家这样说》人民资讯:《Chiplet联盟成立 芯片“摩尔定律”可否被刷新?》