“在使用Chiplet技术后能更赚钱的产品,自然最适合Chiplet。”

 

可以说,IP产业链的出现本身就是一条“捷径”,帮助芯片设计公司降低一定研发门槛的同时,也大大缩减了芯片开发周期。

 

而现在,在这条“捷径”的基础上,又发展出了一个分支——Chiplet(芯粒、小芯片),将芯片设计的门槛再一次地降低了一些。

 

并且,这还是一个“身家”数百亿美元的新市场——2035年市场规模达到570亿美元,相较2018年增长超88倍。

 

 

Chiplet,一种新形式的IP复用

 

所谓的“Chiplet”,用专业话术解释,是将一类满足特定功能的die(裸片),通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起,形成一个系统芯片,以实现一种新形式的IP复用。

 

简单理解,其中的“灵魂”就两个字——拼接,也因此,Chiplet得了一个“万能胶”的称号。

 

都是复用IP,Chiplet与传统芯片IP有什么不同呢?

 

传统IP供应模式中,如果要设计一个系统级芯片,企业需要从不同的IP供应商处购买一些IP,并结合自研的模块集成为一个SoC,接着在5nm、7nm或某一个工艺节点上完成芯片的设计和生产。

 

但其实,在不怎么影响性能的前提下,除了逻辑计算单元需要依赖先进制程,其他部分对于制程工艺的要求并不高。也因此,Chiplet开始吸引关注。

 

此时,企业从供应商处买到的不再是IP,而是将IP已经模块化处理、具备单一功能的计算单元或功能单元,也就是芯粒。同时,每颗芯粒也不再强求统一制造工艺,而是各自选择最合适的工艺制程进行制造,接着基于先进封装技术将各芯粒彼此互联,最后这些不同功能、不同工艺制造的芯粒封装成一个SoC芯片。

 

也因为各芯粒不需要全部都采用先进制程在一块晶圆上进行一体化制造,所以采用Chiplet后,芯片的制造成本也相应下降。

 

站在芯片企业的角度,采用Chiplet并不只是“便利性”这么简单。在于昨日由镁客网、世界半导体大会组委会联合主办的线上分享活动“M-TECH 后摩尔时代,国产Chiplet与IP发展之路”上,芯原股份业务运营高级副总裁汪洋表示,Chiplet有望解决四大产业发展难题,依次是摩尔定律难以为继,先进制程芯片设计成本、复杂度大幅提升,市场需求更加多样化、创新周期缩短,应用端对定制芯片的需求不断提升。

 

其中,与“便利性”相对应的就是第三点,因为Chiplet可以看作是硅片级的IP,企业仅需将多个已经成功验证的芯粒通过先进封装技术进行封装,即可得到相应的产品,即高效,也降低了芯片设计的难度和成本。

 

与此同时,这些芯粒也可以被重复运用到不同的芯片产品当中,有利于产品加快迭代的同时,也能够更好地满足市场对定制芯片的需求。

 

既然优势这么多,那Chiplet是不是可以应用到所有芯片产品中?并不是。

 

什么样的芯片适合Chiplet?

 

针对这个问题,芯动科技技术总监/首席Chiplet架构师高专并没有直接回答,而是拿产品举例称,“最先采用Chiplet的是高端CPU、GPU、高性能计算以及超算的大型AI芯片等,它们第一个是对性能有高追求,第二个是非常渴望先进工艺,包括对内存带宽、功耗等性能的追求都比较极致。”

 

当然了,也有一些其他领域,比如智能手机、消费电子之类,如果采用Chiplet之后能够在提高性能的同时做到成本下降,又或者得到相应的收益,那必然是合适的,“只是,比照当前Chiplet的代价,这些领域暂时还用不到它。”

 

至于所谓的“代价”,最直接体现在成本了。正如汪洋所说,Chiplet适用于大芯片已经是业内的共识,但是具体是多大的芯片,则需要进行评估。

 

此前清华大学交叉院博士研究生冯寅潇和清华大学交叉院助理教授马恺声发表了一篇有关Chiplet成本计算的论文,通过建立Chiplet精算师的成本模型对多芯片集成系统的成本效益进行精准评估。

 

结果发现,现阶段的Chiplets方案只有在800平方毫米的大芯片上才真正有收益,且工艺制程越先进,收益效果越明显。对于5nm芯片系统,当产量达到2千万时,多芯片架构才开始带来回报。

 

 

当前,采用Chiplet的都是一些高端应用,本身对于成本就不是那么的敏感。在高专看来,Chiplet走向大规模应用,第一个就是成本要降下来,至少要接近目前传统封装的成本;第二个要看整个应用场景,需要用到Chiplet的场景是不是很多;第三个就是一个被大家认可的接口标准,这是至关重要的,各自为政很难实现繁荣,只有被大家接受,并做到自由组合芯粒,产业才会变得非常繁荣。

 

而说到标准,就在3月份,英特尔联合10家头部芯片公司宣布成立UCIe产业联盟,制定了标准规范“UCIe”,共同打造Chiplet互连标准、推进开放生态。截至目前,一个多月过去了,除了初始成员,国内包括芯原股份在内的多家国产厂商也已经陆续加入该联盟。于整个生态而言,这将加速推动开放的Chiplet平台发展,并横跨x86、Arm、RISC-V等架构和指令集

 

此时,也给国产芯片带来了一个很好的机会。

 

就Chiplet来看,“它最主要的目的就是将许多经常用到的一些模块设计好、验证好,让用户可以直接拿去做自己的系统级产品。”Imagination中国区战略市场与生态副总裁时昕表示。

 

而这对于国内许多芯片创业公司来说,就是一个机会,“他们可能本身没有足够的精力和资源去研究AI相关等IP,就可以基于我们这些模块的基础,将自己的主要精力放在对场景的理解上,继而快速地推出更多贴近用户的系统级产品。”

 

当然了,不仅仅是针对芯片设计公司,站在IP厂商的角度,Chiplet的出现也是在驱动他们在产品和业务上做出改变。仅就产品而言,如果以往产品以软核形式提供,如今就是将软核以硬核的方式提供,这就对IP厂商的IP质量和芯片设计能力提出了高要求。