电子产品世界

一年前，Semiconductor Engineering 举办了第一次圆桌会议，以了解小芯片行业的真实状况。在那次活动中，有人表示，没有小芯片在最初不打算的设计中重复使用过。过去一年发生了多大变化？去年回归的有 Marvell 技术副总裁 Mark Kuemerle;Alphawave Semi 产品营销和管理副总裁 Letizia Giuliano;是德科技 HSD 部门负责人 Hee-Soo Lee;Cadence 计算解决方案事业部高级产品组总监 Mick Posner;以及新思科技多芯片战略解决方案集团的产品管理总监 Rob Kruger。以下是今年设计自动化会议上举行的圆桌讨论的摘录。

SE：去年这个时候，一个类似的专家小组表示，小芯片面临许多障碍，而且尚未实现重用。有很多问题需要解决，也有很多障碍需要克服。同样明显的是，甚至没有确定所有障碍，当然也没有就如何解决这些障碍达成共识。过去一年取得了多大的进展，我们是否更清楚前进的道路？为什么我今天不能买到小芯片？

Kuemerle：多年来，我一直是小芯片的粉丝，基本上是从运动开始的。当 Marvell 开始参与其中时，我们设想了这个宏伟的想法，即我们能够在公开市场上采购小芯片来执行任何给定的功能。我们将能够定义允许它们一起通信的接口和协议层。我们完全错了。重要的是，我们有这种大胆的动力，因为它迫使我们去弄清楚如何开始球滚动。但是，通过实施许多具有多个芯片和小芯片的系统，我们了解到，通过 2.5D 集成策略，我们可以从对齐的角度规划精确到微米的设计。除此之外，我们还必须进行规划，以便下一层能够以最有效的方式在小芯片之间进行有效通信。如果您真的想优化系统，它们往往是定制系统。但是，我确实想添加一个我在过去几年中看到的变化。这些年来，我说小芯片是摇狗的尾巴。这个想法是小芯片正在定义系统的其余部分。如果我们有一个标准小芯片，它执行多人想要的标准功能，那么该系统可以围绕该小芯片进行定义。我们可以在将每个人匹配到微米的情况下实现这些目标，因为系统的其余部分是围绕它构建的。我们正处于这个渐进式的婴儿步骤，我们开始达到小芯片可用于多个项目的地步。但这并不意味着我们可以只拿两个小芯片并将它们插入在一起。虽然我们可以拥有独立的小芯片，但胶水必须非常定制才能使这些小芯片协同工作。我们走得更远，但我们还没有达到这个开放的社区、开放的市场理念。

朱利亚诺：你问你什么时候可以买到小芯片。实际上，我们在设计自动化会议上展示了一个小芯片。我们自己的标准小芯片。我们询问业界今天是否有一种方法可以分解系统，最简单的方法是分离 I/O。这是因为它们非常标准化。连接性无处不在，几乎每个设备都有相同的接口，可以连接到世界其他地方——以太网、PCI Express。这是捕获系统并标准化我们对芯片进行 I/O 的自然方式。我们通过大量投资做到了这一点，但这也是对将系统划分为小芯片的营销需求的回应。您是正确的，我们围绕可用的小芯片进行设计。一旦人们看到小芯片可用并决定使用它，他们就会开始根据您拥有的内容来组织系统。现在，我们正在围绕该 I/O 小芯片创造动力。我承认存在一些问题。绝对。缺少很多标准化。世界还没有标准化接口的设计。我们在标准化中缺少许多层面。我们确实有一些关于 UCIe 的东西，但它缺少一些重要的部分。协议层没有标准化。这是一个很大的差距。在外形标准化方面，我们还有其他层次。但我们是先驱者。我们正在努力确保我们解决问题，并且我们已经开始构建解决方案，以便人们可以围绕它们进行构建。

SE：这足以让像 Marvell 这样的公司购买您的小芯片吗？

Kuemerle：这要看情况。您当然可以获得第一学位，其中您有一个可用的小芯片。您与提供者交谈，并确定这是否适合您试图解决的难题。我们努力解决的一件事是，扩展技术正在放缓，但我们的客户并没有放慢他们尽可能多地从技术中获得收益的需求。平面图越来越大。这些平面图越大，它们就越复杂，并且就越难将您在公开市场上找到的给定小芯片安装到日益复杂的设备中。我们发现很多时候，您确实必须为一些最复杂的应用制作定制小芯片。如果你要做一些更简单的东西，只需要 64 个 112 gig SerDes 的通道，那可能更有意义。也许你可以从公开市场上购买一些东西，因为从建筑的角度来看，你有更多的自由度来将这些部分组合在一起。如果您正在建造一个非常大的乐高房子，您可能需要特制的乐高积木，使其看起来漂亮并完美地组合在一起。然而，如果你只是想把一些轮子放在一起，做一个看起来像汽车的东西，你可能可以做到。有不同级别的集成，这对您可以在哪里使用它们产生了影响。

朱利亚诺：没有一种解决方案适合所有人。它需要针对特定的应用程序或用例进行定制。

波斯纳：两年前，我做了一个预测。我说过小芯片市场还需要 10 年的时间。按照这个计算，我们还有 8 年的时间。并不是说一切都停滞不前。已经取得了进展，我相信这在几个领域取得了进展。首先，让我们区分一下。多芯片已经成熟了很多。这是可以理解的。几年前，它仍然是一个有远见的销售。当您的设计规模增加时，您可以扩展包吗？不，但现在已经尝试过了。围绕它的标准已经开始成熟。UCIe 已经成熟。Arm 引入了小芯片系统架构，这解决了更多的难题。然后，生态系统正在兴起。一个例子是 imec 汽车小芯片计划 （ACP）。他们从稍微不同的角度看待问题，并解决了难题的另一部分。标准、工艺和制造的实现已经成熟到我现在相信未来会有一个小芯片市场的地步。我们正朝着正确的方向前进。

图1：Chiplets：构建SoC的新方法。来源：Cadence

SE：你还认为还需要八年时间吗？

波斯纳：是的，用于制作。我们必须处理的另一件事是术语。小芯片这个词是一个过载的功能，从一开始我就必须向人们解释我们的意思。最后，人们开始明白，人们正在进行多芯片设计的定制系统，他们这样做是因为他们被迫这样做。然后是小芯片，您需要从第三方获取一段 IP 并将其集成到您的系统中。它已经变得非常以应用程序/生态系统为中心。考虑服务器人工智能。有特定的应用 — I/O 分解、内存分解。在汽车领域，计算从 I/O 中分解，从 AI 中分解。如果你将小芯片市场限制在一个特定应用领域，而不是仅仅笼统地说会有一个市场，那么它似乎会有一个较小的飞跃。

克鲁格：HBM 可能是小芯片市场的闪亮明星，但人们想要更多。总会有定制的空间，并且希望拥有超越标准、与标准不同的东西。这总是会发生在最大的球员身上。然后你有一个具有预定义形状的小芯片，这意味着你必须设计系统的其余部分来匹配。您可能没有移动 UCI 的自由，或者您可能对 PHY 的堆叠方式有其他限制。这可能是由于外形尺寸和旁边的东西而发生的。在系统层面必须考虑许多方面。最终会有现成的小芯片。但也有定制的需求。会有一个平衡。那么问题来了，对于商用小芯片来说，是否有足够大的市场，人们愿意在尺寸或功率上做出一些让步？

李：总的来说，我同意。标准应用程序非常重要，但您还需要生态系统，因为它只是设计的一部分。这些小芯片来自哪里？很多 IDM 都在做小芯片，但当我看设计本身时，它可能是小芯片风格，但它并不完全遵循标准，因为他们有自己的需求。他们有自己的制造设施，因此他们可以以类似的方式设计其他结构，但并不完全遵循标准。这不会启用即插即用。这就是我看到差距的地方。这需要时间。一旦你摆脱了定制驱动的方法，转而成为标准驱动的方法，包括 UCIe 和 Bunch of Wires，那么我们将看到更多的机会。但根据市场和技术的趋势，这可能需要相当长的时间。我不是说几年，但要让市场成熟，需要几年的投入。在回顾过去的封装，然后考虑小芯片的出现时，重要的是要考虑这与系统级封装有何不同。在单个封装中，有很多封装技术与系统混合在一起。与 10 年前的情况相比，该技术更加成熟，准备实施小芯片。我们现在有可能让这成为现实。但是，我们如何摆脱这些界限？该行业如何从想要所有定制方式迁移到更标准化的集成方式？这是行业需要关注的地方。

在本系列讨论的下一部分中，专家们将讨论从需要小芯片到需要小芯片的转变，以及生态系统的出现。

关键词： 小芯片 Chiplet