chiplet火起来了,这到底是啥技术?

2019-02-12 13:57:25 来源:StarryHeavensAbove
标签:
芯片   SiP   AI

 

最近,chiplet这个概念热了起来,从DARPA的CHIPS项目到Intel的Foveros,都把chiplet看成是未来芯片的重要基础技术。简单来说,chiplet技术就是像搭积木一样,把一些预先生产好的实现特定功能的芯片裸片(die)通过先进的集成技术(比如3D integration)集成封装在一起形成一个系统芯片。而这些基本的裸片就是chiplet。从这个意义上来说,chiplet就是一个新的IP重用模式。未来,以chiplet模式集成的芯片会是一个“超级”异构系统,可以为AI计算带来更多的灵活性和新的机会。
 
chiplet模式简介
chiplet的概念其实很简单,就是硅片级别的重用。设计一个系统级芯片,以前的方法是从不同的IP供应商购买一些IP,软核(代码)或硬核(版图),结合自研的模块,集成为一个SoC,然后在某个芯片工艺节点上完成芯片设计和生产的完整流程。未来,对于某些IP,你可能不需要自己做设计和生产了,而只需要买别人实现好的硅片,然后在一个封装里集成起来,形成一个SiP(System in Package)。所以chiplet也是一种IP,但它是以硅片的形式提供的。
 
chiplet的概念最早来自DARPA的CHIPS(Common Heterogeneous Integration and IP Reuse Strategies)项目。该项目试图解决的主要问题如下“The monolithic nature of state-of-the-art SoCs is not always acceptable for DoD or other low-volume applications due to factors such as high initial prototype costs and requirements for alternative material sets. To enhance overall system flexibility and reduce design time for next-generation products, the Common Heterogeneous Integration and Intellectual Property (IP) Reuse Strategies (CHIPS) program seeks to establish a new paradigm in IP reuse.”。而它的愿景是:“The vision of CHIPS is an ecosystem of discrete modular, reusable IP blocks, which can be assembled into a system using existing and emerging integration technologies. Modularity and reusability of IP blocks will require electrical and physical interface standards to be widely adopted by the community supporting the CHIPS ecosystem. Therefore, the CHIPS program will develop the design tools and integration standards required to demonstrate modular integrated circuit (IC) designs that leverage the best of DoD and commercial designs and technologies.” 从这段描述来看chiplet可以说是一种新的芯片设计模式,要实现chiplet这种新的IP重用模式,首先要具备的技术基础就是先进的芯片集成封装技术。SiP的概念很早就有,把多个硅片封装在一个硅片里也有很久的历史了。但要实现chiplet这种高灵活度,高性能,低成本的硅片重用愿景,必须要先进的芯片集成技术,比如Intel最近提出的Foveros,3D集成技术。
 
 
 
3D集成技术使我们的芯片规模可以在三维空间发展,而不是传统的限于二维空间。由于在二维空间里,摩尔定律已经很难延续,向三维发展也是一个自然的趋势。此外,正如下图所说的,这种3D集成技术除了提供更高的计算密度之外,还可以让我们重新考虑系统架构(enabling a complete rethinking of system),这个也就是chiplet模式给我们带来的各种新的灵活性,后面再详细讨论。
 
 
这里我们不详细讨论3D集成技术的细节,根据目前的发展,在未来几年,相关技术会越来越成熟,应该能够为chiplet模式的普及做好准备。
 
AI chiplet的优势
总得来说,我个人认为chiplet模式对于AI硬件的长期发展会有非常正面的影响,主要体现在下面几个方面。
第一,工艺选择的灵活性
 
chiplet模式的最大优势之一就是一个系统里可以集成多个工艺节点的硅片(如下图所示)。
 
 
这也是chiplet模式可能支持快速开发,降低实现成本的一个重要因素。大家知道,在芯片设计中,对于不同目的和类型的电路,并不是最新的工艺就总是最合适的。在目前的单硅片系统里,系统只能在一个工艺节点上实现。而对于很多功能来说,使用成本高风险大的最新工艺即没有必要又非常困难,比如一些专用加速功能和模拟设计。如果chiplet模式成立,那么大家在做系统设计的时候则有了更多的选择。对于追求性能极限的模块,比如高性能CPU,可以使用最新工艺。而特殊的功能模块,比如存储器,模拟接口和一些专用加速器,则可以按照需求选择性价比最高的方案。
 
这一点对于AI芯片的发展是相当有利的。首先,AI加速本身就是一个DSA(专用领域架构),其架构本身就是专门为特定运算定制的,具有很高的效率,即使选择差一两代的工艺,也可以满足很多情况的要求。但目前,大多数这个领域的初创公司,都面临工艺选择的困境。如果选择先进工艺,可能一次投片就耗尽所有投资。如果不选,好像一下就输在了起跑线。如果chiplet模式成为主流,大家的工艺选择应该可以更加理性,工艺虽不是最新但性价比最好的chiplet会有更多机会。第二,对于很多可能大幅提升AI运算效率的新兴技术,比如存内计算,模拟计算(包括光计算),它们使用的器件往往只在相对较低的工艺节点比较成熟,和系统的其它部分怎么集成就是个大问题。chiplet模式也可以解决这个问题,则这些技术的开发商可以以chiplet IP的形式提供产品,和其它不同工艺的功能模块集成在一起,而无需受限于Foundry工艺的进展。
 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
小米 9 与荣耀 V20 的对决之战

昨天我们发布了华为 nova5 Pro与小米9对比评测,今天再来看看小米9对峙荣耀V20的对决之战。

博闻创意:后摩尔时代产业链重叠,SiP或许成为大赢家

由博闻创意举办的“第三届中国系统级封装大会”(SiP Conference China 2019)将于2019年9月10日-11日在深圳益田威斯汀酒店隆重召开。

汇纳科技半年报:净利增长 64.00%,基于海思 AI 有望冲击涨停?

与非网8月16日讯,汇纳科技8月15日晚间披露半年报,公司上半年实现营业收入1.09亿元,同比增长42.64%;净利润2325.78万元,同比增长64.00%。基本每股收益0.23元。

中国芯的峥嵘岁月以及未来前景分析

从这份报告中,我们将知道国芯现在处于什么样的地位、行业的市场规模及国产化的情况以及投资人重点关注行业内的哪些细分领域等。

努比亚Z20开卖,3499元起能买到这么多配置?
努比亚Z20开卖,3499元起能买到这么多配置?

8月8日,努比亚在北京举行新品发布会,努比亚Z20正式亮相。该机采用了双曲面柔性屏方案,这是努比亚Z系列首款双屏手机。现在有最新消息,努比亚官方近日宣布,全新的努比亚Z20将于8月16日也就是今天上午10点正式开卖,售价3499元起。

更多资讯
晶圆代工:三星力拼台积电有几多胜算
晶圆代工:三星力拼台积电有几多胜算

台积电近来多事之秋,于2018年6月完成管理层交班,也分别在2018年8月发生计算机病毒感染事件,和2019年1月爆发晶圆质量瑕疵事件,但幸亏30年来,制程研发步步为营,稳打稳扎,保证先进制程一路领先。

曾错过一次机遇的 AMD,这次拿什么来斗 Intel?

2003年,这家芯片制造商推出了“SledgeHammer”Opteron(皓龙),这是首款64位X86服务器处理器,与上一代32位处理器兼容,当时,规模更大的竞争对手英特尔仍在大力推广Itanium作为下一代架构,这也是它唯一的64位选择。在短短三年左右的时间里,AMD占据了服务器芯片市场20%以上的份额,并成为英特尔的主要竞争对手。

净利暴跌 50%,英伟达发生了什么?

英伟达今日公布了该公司的2020财年第二季度财报。报告显示,英伟达第二季度营收为25.79亿美元,与上年同期的31.23亿美元相比下降17%;净利润为5.52亿美元,与上年同期的11.01亿美元相比下降50%。

联发科5G芯片领跑,已通过5G独立组网连网通话测试

近日,联发科携手国际合作伙伴与核心网伙伴诺基亚、思科、基站供应商爱立信、国外运营商T-mobile成功完成5G独立组网连网通话对接,此次共同合作测试,实现了全球第一个5G独立组网的通话连网,这将让5G商用部署具备更多弹性。

中国电科发布“海雀”认知处理器,有何神奇之处?
中国电科发布“海雀”认知处理器,有何神奇之处?

与非网8月16日讯,近一段时间中国芯硬来了一波小高潮,各种强劲的芯片产品纷纷亮相。今天,聚光灯下的明星芯片又多了一员,它就是“海雀”认知处理器。