Chiplet, 仍有诸多挑战

Chiplet 技术的优势仍然使其成为延续摩尔定律的重要手段。

Chiplet 通过将大型芯片分解为多个具特定功能的小芯片，并使用先进封装技术将它们互联，最终集成封装为一个系统芯片。这种硅片级别的 IP 整合重用技术可以有效提高芯片的研发速度，降低研发成本和门槛。摩尔定律正在放缓，而 Chiplet 的性价比逐渐凸显，通过突破单芯片 SoC 的诸多瓶颈，有望延续摩尔定律。

Chiplet 在设计成本、良率、制造成本、设计灵活性等方面具有明显优势。通过将大型芯片拆解为多个小芯片，可以提高制造良率、降低芯片制造成本、提高芯片设计的灵活性和可定制化程度，并缩短芯片上市时间。然而，Chiplet 方案在互联与封装两块还存在一定的难点， 需要解决高数据吞吐量与低数据延迟和误码率、能效和连接距离等问题，同时对封装工艺也 提出了更高的要求。尽管如此，Chiplet 技术的优势仍然使其成为延续摩尔定律的重要手段。

新思科技工程副总裁 Abhijeet Chakraborty 表示，人们普遍认为 Chiplet 代表着未来。但他补充道，对于一些亟待解决的挑战或障碍，人们并不抱有幻想。

首先是互操作性和标准。Chakraborty表示，用 Chiplet 对于设计任何复杂的大型系统都至关重要。“虽然供应商众多，但客户必须做出各种权衡，例如成本、使用哪种封装、2.5D 还是垂直堆叠、散热问题和功率分布，以及如何建模和表示它们，”他说道。

他继续说道，像 3DIC Compiler 这样的工具提供系统级性能分析，包括软件、硬件和核心设计分析。客户可以即插即用不同的组件，并使用抽象概念来评估不同的选项。即便如此，也可能需要进行一些定制，例如针对特定应用进行扩展。

标准和互操作性是另一个挑战。Chakraborty表示：“标准不仅对于die-to-die接口极其重要，对于UCIe（通用芯片互连标准）也同样重要。” 他补充道，UCIe并非唯一的标准，但就die-to-die接口而言，它是最普遍的标准。

芯片经过测试和组装后，必须进行集成，这需要使用编译器工具进行多物理场分析。在新思科技完成收购 ANSYS 的交易之前，Chakraborty 曾表示：“ANSYS 分析工具确实是业界在热性能和更高压降多物理场分析方面的黄金标准。” 他解释说，一个能够适应使用多芯片和多芯片的最终客户的环境平台至关重要。

“小芯片的一个特点是它们比软 IP 复杂得多……芯片将包含 IP，因此它们是更复杂的组件……而且 IPS 来自不同的供应商。

“现在你要讨论的是处理来自不同IP供应商的许可证，然后芯片本身也会有自己的许可证。所以整个商业模式必须理顺。当然，这些都是可以解决的问题，而且最终都会得到解决，但这些都是重要的考虑因素。”他表示。

Chakraborty表示，最终目标是进一步扩展互操作性。异构集成意味着“使用不同技术节点上的芯片，甚至是芯片集。例如，CMOS与光子集成电路（ICS）的集成。” 他总结道。能够组合来自不同供应商的异构组件，并支持构建应用程序的特定协议栈，互操作性是必不可少的。

在高性能计算领域，Chiplet 技术已成为满足当下对算力需求的关键。通过将更多算力单元 高密度、高效率、低功耗地连接在一起，实现超大规模计算，同时高速互联网络将芯片级异 构系统实现高速预处理和数据调度，非先进制程构建 Cache 提高片上 Cache 的容量和性价比，3D 近存技术降低存储访问功耗，从而满足大模型参数需求。服务器、自动驾驶等领域适合 Chiplet 落地场景，而消费电子由于对轻薄、功耗要求较高，不太适合应用 Chiplet。

随着算力、存储等需求升级，Chiplet 有望在未来得到更加广泛的应用。国际巨头厂商已经布局 Chiplet 在高性能计算领域的应用，如英特尔发布了基于 Chiplet 技术的数据中心 GPU，AMD 发布了APU,苹果则与台积电合作开发了UltraFusion封装技术。在AI芯片领域，运用Chiplet 模式的异构集成方案可以大幅降低芯片设计投入门槛及风险，有效解决下游客户难以平衡的核心痛点，国际巨头厂商与国内领先厂商都在 AI 芯片的运用上做了不同突破。

Chiplet 技术被视为”异构”技术的焦点，已是当下最被企业所认可的新型技术之一。2022 年 3 月，英特尔、AMD、Arm、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta、微软等全球领先的芯片厂商共同成立了 UCIe 联盟，UCIe 联盟的建立旨在促进 Chiplet 模式的应用发展， 越来越多的企业开始研发 Chiplet 相关产品。

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