全球首届Chiplet峰会(Chiplet Summit)于1月24日至26日在美国硅谷召开,芯启源受邀参加此次峰会同与会专家共同展望Chiplet时代的半导体产业趋势及挑战。
芯启源芯片执行副总裁Jim Finnegan
26日,芯启源芯片执行副总裁Jim Finnegan在峰会上进行了主旨演讲,内容涵盖:
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推动Chiplet技术产生的背景; -
对于DPU芯片这种本身设计复杂、软硬件需要协同设计验证的芯片,采用Chiplet技术会带来哪些实际挑战和障碍; -
Chiplet技术在芯启源DPU芯片中的实际应用; -
芯启源是如何通过采用MimicPro原型设计和仿真平台来解决Chiplet仿真面临的挑战。(见上篇:Chiplet Summit|Chiplet时代芯启源的探索之路「一」)
英特尔联合创始人Gordon Moore于1965年在《把更多组件放在集成电路上》(Cramming more components onto integrated circuits)中正式提出著名的摩尔定律的同时,还提出了Chiplet最初的概念模型,他指出“用较小的功能构建大型系统更为经济,这些功能是单独封装和相互连接的”。
随着Dennard缩放定律和Moore定律接近终结,依靠单颗die满足日益增长的功能和性能需求越来越不可行,这不仅仅体现在晶体管密度、功耗等等技术限制,从成本角度也越来越不可行,具体表现在:
1. 单个晶体管成本在3D finfet时代不再呈现下降趋势
Source“Measuring Moore’s Law”, Kenneth Flamm, 17.Nov
2. 随着单颗芯片集成功能越来越多,芯片面积越来越大,良率(yield)也会降低,导致单个晶体管成本上升
3. 先进工艺的流片成本越来越高
延续摩尔定律经济效益:高速互联&异构集成
AMD较早地采用了Chiplet架构,并发现其优秀的性价比优势:
2021/6 “AMD on Why Chiplets and Why now?”
Chiplet技术将原本一块复杂的SoC芯片分解为小的芯粒,其模块化设计的概念,将有利于架构设计的重新划分和创新,实现芯片的不同功能区解耦,有利于一些芯粒的复用,形成系列化产品,可实现低设计成本、低制造成本、高良率,并且缩短产品商用上市时间和后续产品的迭代周期。
与传统SoC相比,Chiplet将不同的小芯粒通过先进封装形成系统芯片,目前业内众多企业正在引入Chiplet技术。Chiplet技术的出现是产业链提高生产效率的必然选择,也是未来几年复杂soc的主要芯片设计形式。
芯启源DPU芯片采用先进的Chiplet技术
在芯启源最新的第四代智能网卡架构中,通过应用Chiplet技术,极大的提升了自有智能网卡的性能;同时通过支持与第三方芯片的Die-To-Die互联,还可以集成更多的特定专业领域的芯片。
在性能和功能丰富度有飞跃式提升外,其下一代智能网卡芯片NFP7000为芯启源的客户提供了更多业务场景的支持能力。通过Chiplet技术选择不同数量和类型的芯粒组合能够实现入门级、中端、高端三类SoC系列芯片:
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入门级:1个I/O芯粒加一个processor芯粒;在PCIe侧,支持16对serdes、4个PCle控制器;网络侧支持4对serdes,支持4x25/100G,2x200G,1x400G网络;能够支持2个LPDDR接口。
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中端:通过各2个I/O芯粒和processor芯粒互联,实现性能的成倍叠加。
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高端:高端级SoC封装多达4个I/O芯粒和4个processor芯粒;PCle支持64个serdes,16个控制器;网络侧最多32个serdes;能够支持8个LPDDR4x/5接口。
多个小芯片(Chiplets)的扩展互联
通过DPU芯片的Chiplet技术能够完全覆盖25G到400G的各类接口需求,提供高性能网络和host接口,能以线速或网络中的可用速度解析、处理数据,不再需要为不同的细分市场做不同的mask设计,实现高灵活度、高性能、低成本的硅片重用,更好的适应应用场景的需求。
Chiplet芯片设计新生态
展望Chiplet对半导体产业链的影响,芯启源研发副总裁陈盈安此前畅想过Chiplet产业未来的商业模式:如RISC-V架构CPU可作为die单独提供,芯启源也可以将之集成到其DPU产品中,应用于某一商业场景。芯启源从创始之初就一直保持着一个开放的开源社区生态,希望能够与全行业共同推动Chiplet产业进步。
原文始发于微信公众号(芯启源):Chiplet Summit|Chiplet时代芯启源的探索之路(二)