
拼接芯片似乎已經(jīng)成為芯片圈的新時(shí)尚
芯片采購(gòu)網(wǎng)專注于整合國(guó)內(nèi)外授權(quán)IC代理商現(xiàn)貨資源,芯片庫(kù)存實(shí)時(shí)查詢,行業(yè)價(jià)格合理,采購(gòu)方便IC芯片,國(guó)內(nèi)專業(yè)芯片采購(gòu)平臺(tái)。
蘋果3月的春季新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)發(fā)布了兩件M1 Max芯片粘合而成M1 Ultra,超越自稱性能Intel頂級(jí)CPU i9-12900K和GPU性能天花板NVIDIA RTX 3090。
NVIDIA也在3月的GTC上公布用兩塊CPU"粘合而成Grace CPU超級(jí)芯片的預(yù)期性能是尚未發(fā)布的第五代頂級(jí)芯片CPU的2到3倍。
更早之前,AMD在其EYPC系列CPU中,也用過(guò)"黏合"這一步將芯片設(shè)計(jì)成本降低一半。
自己芯片的粘合似乎不是問(wèn)題,那么能否從全球市場(chǎng)選擇性能最好的芯片粘合在一起,創(chuàng)造更強(qiáng)大的芯片呢?
幾周前,芯片可以互連"萬(wàn)能膠"出現(xiàn)了,Intel、AMD、臺(tái)積電等芯片公司聯(lián)合成立小芯片互聯(lián)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,定制UCIe 1.0(Universal Chiplet Interconnect Express)標(biāo)準(zhǔn)。
多年以來(lái),AMD、Intel、臺(tái)積電、Marvell例如,芯片公司推出了一些類似小芯片的設(shè)計(jì),Intel稱之為Foveros小芯片法推出了3D封裝的CPU平臺(tái),封裝方式為10nm處理器內(nèi)核和4個(gè)22nm集成處理器內(nèi)核封裝;臺(tái)積電也在開(kāi)發(fā)一種稱為集成芯片系統(tǒng)的方法(SoIC)的技術(shù)。
在這些技術(shù)中,裸片對(duì)裸片的連接至關(guān)重要,即一個(gè)裸片和另一個(gè)裸片需要連接"黏合"在一起,每個(gè)裸片都包含一個(gè)物理界面IP公共接口模塊可以連接兩個(gè)裸片。
在Chiplet在初步探索中,許多公司開(kāi)發(fā)了具有專有接口的互連,實(shí)現(xiàn)了自己芯片模型之間的互連。
由于Chiplet最終目標(biāo)是在內(nèi)部或多個(gè)芯片供應(yīng)商中獲得高質(zhì)量、可互操作的芯片模塊,因此Chiplet進(jìn)一步發(fā)展取決于行業(yè)內(nèi)是否有標(biāo)準(zhǔn)接口可以連接不同的芯片模型,即可以粘合各種芯片模塊的芯片"萬(wàn)能膠"。
萬(wàn)能膠今年3月初UCIe芯片膠時(shí)代終于迎來(lái)了新的起點(diǎn)。
"各行業(yè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將導(dǎo)致該行業(yè)的爆發(fā),遵循該行業(yè)的發(fā)展規(guī)律,UCIe對(duì)Chiplet發(fā)展意義重大,是的Chiplet時(shí)代到來(lái)的重要標(biāo)志。"華封科技創(chuàng)始人王宏波告訴雷峰網(wǎng)(微信官方賬號(hào):雷峰網(wǎng))。
"Chiplet它已經(jīng)在這個(gè)行業(yè)推廣了很多年,一直在進(jìn)產(chǎn)業(yè)化,很大一部分原因是等待標(biāo)準(zhǔn)的建立。如果你選擇了錯(cuò)誤的標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果就不會(huì)得到市場(chǎng)的認(rèn)可,這將浪費(fèi)大量的精力。"芯原股份創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民表示。
不過(guò),在UCIe在確立之前,業(yè)內(nèi)有各種接口類型,"萬(wàn)能膠"是否意味著那些曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的人?Chiplet探索過(guò)該領(lǐng)域的芯片公司之前的努力都白費(fèi)了?
王宏波認(rèn)為,Chiplet這意味著通過(guò)先進(jìn)的包裝連接不同的芯片模塊。"在Chiplet在發(fā)展的早期階段,每個(gè)家庭都會(huì)根據(jù)自己的產(chǎn)品需求Chiplet進(jìn)行獨(dú)立投資和研究,在某些方面取得技術(shù)突破,然后聚集成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),這是一個(gè)正常的發(fā)展過(guò)程。"
晶方科技副總經(jīng)理劉宏軍認(rèn)為,UCIe標(biāo)準(zhǔn)的制定肯定會(huì)使用一些已經(jīng)定義和熟悉的協(xié)議,但也有一些新的標(biāo)準(zhǔn)和包裝集成方法需要重新定義,以實(shí)現(xiàn)更好的可操作性。UCIe小芯片互聯(lián)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化不是推翻行業(yè)之前的工作。"
要理解UCIe對(duì)Chiplet時(shí)代即將產(chǎn)生的積極作用可以相同PCIe甚至可以在協(xié)議層進(jìn)行類比UCIe理解為PCIe擴(kuò)展縮微互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
"之前的PCIe解決了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及周邊設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題,UCIe解決了小芯片和小芯片的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。如果沒(méi)有統(tǒng)一的電氣信號(hào)標(biāo)準(zhǔn),許多企業(yè)將不會(huì)共同完成系統(tǒng)集成的生態(tài)合作。如果沒(méi)有合作,就會(huì)進(jìn)入該局Chiplet單個(gè)企業(yè)很難完成產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的生態(tài)建設(shè)。"劉宏鈞說(shuō)。
王宏波也表達(dá)了同樣的觀點(diǎn),"PC時(shí)代,Intel主導(dǎo)建立的x86系統(tǒng)有一系列標(biāo)準(zhǔn),如:PCIe標(biāo)準(zhǔn)可以使其他家庭的產(chǎn)品相同Intel的CPU分工協(xié)作,x86系統(tǒng)的一系列標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建了整個(gè)系統(tǒng)PC時(shí)代的硬件系統(tǒng),到了Chiplet時(shí)代,其實(shí)是將軍PC時(shí)代建立生態(tài)系統(tǒng)的邏輯縮小復(fù)制到芯片中,Chiplet作為芯片組合,也需要依靠UCIe該標(biāo)準(zhǔn)方便地將不同公司的芯片設(shè)計(jì)與芯片結(jié)合起來(lái),建立生態(tài)系統(tǒng),促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。"
不過(guò),PCIe經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展才成為主流,UCIe1.0的出現(xiàn)只是Chiplet時(shí)代真正到來(lái)的起點(diǎn),距離Chiplet真正成為主流還有很長(zhǎng)的路要走。即使像強(qiáng)大一樣強(qiáng)大。Intel,實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)也需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。
工藝成為第一難,沒(méi)有人愿意承擔(dān)工程費(fèi)用
"事實(shí)上Chiplet最大的困難不是協(xié)議的制定,而是產(chǎn)品定義和制造環(huán)節(jié)。統(tǒng)一協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)是降低研發(fā)成本,加快市場(chǎng)應(yīng)用。"風(fēng)險(xiǎn)投資總監(jiān)劉凌濤告訴雷峰。
劉宏鈞持同樣的觀點(diǎn),他認(rèn)為雖然UCIe統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的建立為行業(yè)指明了方向,但具體物理層指標(biāo)帶來(lái)的工藝能力要求和大規(guī)模制造環(huán)節(jié)仍存在諸多挑戰(zhàn),如包裝體內(nèi)多層材料的堆疊,從硅間堆疊到硅、有機(jī)材料、金屬等材料。
"連接這些材料需要小的引線和線寬,復(fù)雜性高,良率受工藝影響大,成本高。"劉宏鈞說(shuō)。
以Intel的EMIB為例,從Intel在發(fā)表的公開(kāi)論文中可以發(fā)現(xiàn),EMIB工藝實(shí)現(xiàn)面臨許多問(wèn)題,需要材料和工藝的開(kāi)發(fā)。硅橋的設(shè)計(jì)需要由了解材料、包裝、工藝和信號(hào)完整性的高級(jí)工程師共同實(shí)現(xiàn)。
此外,除蘋果外,還需要改進(jìn)晶圓制造材料和設(shè)備的時(shí)間和成本Intel除部芯片公司以外無(wú)法承受的。
不僅如此,即使有,UCIe該芯片萬(wàn)能膠,"Chiplet在哪里"也很難解決問(wèn)題。
"UCIe之后,Chiplet面臨的是Chiplet誰(shuí)先邁出供應(yīng)商和應(yīng)用商的第一步?這也是一個(gè)'雞與蛋&問(wèn)題。Chiplet供應(yīng)商更關(guān)心的是Chiplet一次性工程費(fèi)用(NRE)誰(shuí)來(lái)承擔(dān),應(yīng)用程序員擔(dān)心是否有足夠的錢Chiplet可應(yīng)用,還有Chiplet何時(shí)可以首先驗(yàn)證產(chǎn)品的性價(jià)比。"戴偉民說(shuō)。
正因?yàn)槿绱耍词褂辛薝CIe每個(gè)人都很容易停留在觀望階段,等待第一個(gè)吃螃蟹的人出現(xiàn)。"芯原正在有意使用Chiplet企業(yè)積極溝通,努力探索潛在客戶'眾籌'Chiplet有望盡快打破僵局。"戴偉民補(bǔ)充道。
延續(xù)摩爾定律,萬(wàn)能膠芯片不是萬(wàn)能的
芯片萬(wàn)能膠普及的關(guān)鍵在于能否延續(xù)摩爾定律對(duì)芯片公司更有價(jià)值。
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看,一方面,Chiplet作為半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)趨勢(shì),芯片公司需要在自己的位置上做最好的工作,通過(guò)分工減少合作Chiplet芯片與市場(chǎng)需求的時(shí)間和周期相匹配,因此芯片公司之間的連接將更加緊密。另一方面,芯片通用膠似乎正在重寫芯片公司或芯片產(chǎn)品的評(píng)價(jià)系統(tǒng)或維度。
"長(zhǎng)期以來(lái),最先進(jìn)的前晶圓工藝節(jié)點(diǎn)往往是芯片最佳性能的象征,最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)往往引領(lǐng)芯片性能的發(fā)展趨勢(shì)。Chiplet在時(shí)代,多芯片異構(gòu)系統(tǒng)集成可能取代單個(gè)先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力,異構(gòu)集成能力逐漸成為評(píng)價(jià)芯片設(shè)計(jì)或制造公司的新公司MoSys代理標(biāo)準(zhǔn)。"劉宏鈞補(bǔ)充道。
"正因?yàn)槿绱耍琁ntel主導(dǎo)參與了UCIe為了圍繞標(biāo)準(zhǔn)建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Chiplet對(duì)于技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)IDM2.戰(zhàn)略升級(jí)至關(guān)重要。"
值得一提的是,當(dāng)先進(jìn)工藝削弱芯片性能提升的重要性時(shí),有利于中國(guó)大陸芯片產(chǎn)業(yè)在晶圓制造領(lǐng)域的發(fā)展,尤其是中國(guó)大陸在先進(jìn)封測(cè)領(lǐng)域,Chiplet時(shí)代有望占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)。
"與先進(jìn)制造相比,中國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平在先進(jìn)包裝方面差距不大,Chiplet有利于我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。"戴偉民說(shuō)。
盡管從成本優(yōu)勢(shì)的角度來(lái)看AMD、Intel多芯片明多芯片架構(gòu)具有一定的經(jīng)濟(jì)性,但事實(shí)上,與微晶體管相比,芯片通用膠并不總是帶來(lái)最大的成本優(yōu)勢(shì)。
清華大學(xué)交叉學(xué)院博士研究生馮寅瀟和清華大學(xué)交叉學(xué)院助理教授馬愷聲發(fā)表了一篇文章Chiplet通過(guò)建立成本計(jì)算論文Chiplet精算師的成本模型準(zhǔn)確評(píng)估了多芯片集成系統(tǒng)的成本效益。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),現(xiàn)階段Chiplets方案只有在800平方毫米的大芯片上才能真正盈利,工藝越先進(jìn),盈利效果越明顯。nm當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到2000萬(wàn)時(shí),多芯片架構(gòu)開(kāi)始帶來(lái)回報(bào)。
戴偉民還表示,并非所有芯片都適合使用chiplet不要為了拆分而拆分。在許多情況下,單個(gè)集成系統(tǒng)芯片(SoC),如基于FD-SOI集成射頻無(wú)線連接功能的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)芯片更有價(jià)值。
平板電腦應(yīng)用處理猖獗,自動(dòng)駕駛域處理器,數(shù)據(jù)中心應(yīng)用處理器將是Chiplet三個(gè)領(lǐng)域率先落地。也是解決方案chiplet雞和蛋問(wèn)題的動(dòng)力。
也就是說(shuō),雖然Chiplet有能力延續(xù)摩爾定律,但對(duì)于絕大多數(shù)不太先進(jìn)的芯片公司來(lái)說(shuō),沒(méi)有必要提前為芯片通用膠支付費(fèi)用。所以你可以理解為什么UCIe工業(yè)聯(lián)盟由幾家芯片巨頭共同建立。
但不可否認(rèn)的是,性能、功耗和面積的升級(jí)仍然是芯片行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。隨著越來(lái)越多的終端產(chǎn)品開(kāi)始負(fù)擔(dān)得起更先進(jìn)的工藝,芯片通用膠的主流時(shí)代將不再遙遠(yuǎn)。
有一天,當(dāng)芯片通用膠的再利用能力達(dá)到一定水平時(shí),就有能力完全戰(zhàn)勝晶體管集成。
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