Chiplet计划就立马高速运转起来

Chiplets开始影响芯片设计,即使他们还没有主流商业市场不存在这种硬的IP。

有正在进行的讨论硅生命周期管理,最好的方法描述和连接这些设备,以及如何处理等问题不均匀的老化和热失配。此外,巨大的努力正在改善的可观测性chiplets随着时间的推移,特别重要的事情,因为这些设备用于安全性至关重要和关键任务的应用程序。

所有这些问题需要解决,使广泛采用,和芯片行业已经认识到,减缓摩尔定律结合固定十字线大小需要芯片设计方式的变化,生产,包装。身体是不可能适合所有的许多应用程序到一个SoC所需功能,和现在的目标是有序的,可预测的,可重复的方法来将这些组件。理论上,这将允许更容易定制的设备,加速投放市场的时间,并避免昂贵的扩展组件,不需要它,如模拟功能。

实现这一目标需要解决一些复杂和棘手的问题,然而。首先,它将需要更好的可观测性,监测和分析的进入一个包。同时将多个芯片放入一个包的概念可以追溯到1990年代multi-chip模块,chiplets死亡通常是更小、更薄,和如何描述的动力学,测试和观察他们明显改变了。

“历史上我们称这些multi-chip模块,这是非常受欢迎的无线世界的今天,“Nilesh Kamdar说,射频/微波组合铅Keysight。“你捡起任何智能手机,无线的智能手机是一个前端模块的20到30芯片挤在一个小空间比指甲还小。业内已经发生了至少十年,如果不是更长。几个航空航天,和其他高频问题需要这种集成,所以我们这样做在过去。”

图1所示。Multi-chip射频模块布局所示Keysight PathWave广告。来源:Keysight

的重大转变正在进行涉及更广泛应用这种方法,以及改善chiplet设计,和标准的方法来连接,测试,和测量在chiplets自己发生了什么,以及先进的方案,围绕着他们。

“汽车是一个很好的例子是什么改变,”Kamdar说。”在最近的一次会议上,副总统从一个主要OEM谈到不能取一个数据中心和一辆车的后座上,因为这是今天需要有自主车辆。如果你做更多的集成——如果你以某种方式让董事会消失,和一切都是垂直挤压在一起,也许我们可以挤进一辆车的后座。有很多类似的用例。权力需要chiplets可能非常低,如果你考虑物理数据中心。有很多好处,这就是今天的驾驶chiplets。”

然而,这些变化是看似复杂,该行业可能需要回到学校。“建设大规模chiplets是这样一个不同的模型,我们都需要重新评估我们的技能,”他说。“我们需要重新评估如何设置和组织架构是如何发生的。我们需要重新评估系统设计师的角色。他们可能已经以不同的方式看待事物,他们可能一直在说,‘我是系统设计师。我设计的规范系统。我将其分解成更小的组件,个人ICs,规格和分发。我走开,六个月后回来,看看每个人都做到了。也许这是不可能的。可能有多个系统设计者需要存在上下链。这些类型的对话需要发生。 Within the biggest players in the industries, those conversations are happening already, but not everywhere.”

许多潜在的交互上下文中的multi-chiplet设计是重要的,在许多情况下,专门设计。“如果你相信multi-die,如果你相信chiplets,你必须相信这只会加剧整个设计和集成问题,”克·卡普尔说,高级主管的产品线管理Synopsys对此EDA集团。“Chiplets将来自许多地方,许多来源。会有很多选择,很多的选择。最大的问题是当前用法在这一切。大公司正在这样做定制,定制的时尚。但是如果你去广泛与标准化、你怎么知道chiplet进来是要适应环境,在你试图建立的产品?”

尽管关注标准如UCIe和一些电线,仍有细微差别的个人chiplets具有上下文中的一个系统。“你怎么知道的?这就是更多的监控将进入画面,几乎像一个签名,”卡普尔说。“你可以阅读它,知道它是适合您的环境。鉴于行业正朝着更chiplet启用,这将是一个核心的考虑。更多的需求将会出现,会出现更多的标准,所以你可以看到是否将是一个适合。”

还有其他挑战去克服。

“chiplets,所有包内的高速信号,因此可观测性是更具挑战性,”苏挂Fung说,UCIe产品线营销经理节奏。“这可以通过链接错误检查,眼睛扫描,阿拉伯学者,等等,为了得到一个已知的好死(KGD)。测试方法都是围绕着这个问题。此外,拥有良好的健康监控的链接将是有价值的,也有新的和不同的来自不同供应商的提议。”

关键是要监控的信号质量的背景下,其余的组件在一个包中,而变得更加困难,因为更多的功能被分解成chiplets。

“我们可以监控的信号和质量数据传输期间这些?训练技巧完成之前的任务模式,提高数据传输的鲁棒性,”挂Fung说。“培训不是理想的,因为它可能会导致数据中断。我们需要能够持续监测和报告每个车道和发现任何事件发生故障之前可能会导致失败。防止系统故障和修复的故障包括冗余巷重新映射或其他修复方法检测略失败的车道。培训和持续的监控这些内部chiplet信号链接分析的挑战行为”。

工作组对UCIe正在标准化的可观测性为了有一个开放的生态系统联系起来。但添加可观测性和垂直段监控还可以有很大区别。

兰迪鱼、产品线管理主任Synopsys对此EDA集团解释说,因为没有标准方法和一些商业可观测性解决方案供应商,几乎所有的解决方案定制。“如果你进入任何领先的半决赛,他们做点什么,”他说。”问题是,有功能multi-die将迫使美国标准化有粘性或连贯的基础设施监视和调试——基本上是怎么回事特别是如果你得到多个死于多个供应商。一些multi-die解决方案进入汽车,他们确实关心老化和所发生的这些死亡。我们知道,这是先进的节点。它不像你有6死10岁的成熟技术。这些先进的节点没有悠久的历史。出于这个原因,有许多因素迫使这种情况发生。”

Chiplets也介绍一些有趣的对比。Keysight Kamdar指出,在最近的一次CEO面板上,一个与会者说chiplets有一套独特的二分法。“一方面,每个chiplet可能是一个独立IP,你可以从一个IP供应商采购并将其集成到您的系统成本相对较低,相对容易。然而,整个加起来,你试图建立突然迫使你知道一切。以前,你可能只是说,‘我需要六件事。我打算买5个现成的从一个IP供应商,他们会找出它所需要的。我要专注于一个。但现在你可能不会成功地这样做。实际上你可能需要知道如何做所有六个,并弄清这一切是如何发生的,因为问题的复杂性上升。这可能迫使该行业最初只允许大公司算出来。 It may take a lot longer for the smaller vendors to be able to be successful in this environment.”

然而,需要一个以上的公司加快chiplet集成和应用。

“Keysight出席了台积电研讨会,这是一个更多的公共事件,以及后续的合作伙伴有一个车间只有3 d织物联盟的一部分,“Kamdar说。“台积电开始和结束了一整天的讨论如何共同开展这方面的工作我们都需要得到其他参与者,包括AMD和高通。演讲者从两家公司说没有一个EDA公司知道如何自己解决chiplet问题。整个行业必须一起工作。”

然而,这是说起来容易做起来难。“最大的问题是建立一个生态系统,”Andy Heinig说,高效的电子部门主管弗劳恩霍夫IIS的自适应系统分部工程。“包装、芯片设计、或IP不是最大的问题。这更让所有的事情都到位。今天这是真正的挑战。然后我们可以讨论性能,因为任何chiplet解决方案必须与现有的解决方案。这是一个鸡生蛋还是蛋生鸡"的问题,不过,因为你需要的性能,特别是因为芯片更昂贵的比一个SoC的解决方案,但你不能专注于性能,因为你必须先使其运行。

技术挑战
chiplets的另一个关键问题是散热。这是描述的一部分,但它也高度依赖用例,包装的选择,和整体system-in-package架构。

苗条”chiplets边缘性的设计最优PPA(针对激进pj /钻头和海滨密度),这在设计chiplet phy至关重要,“圣人丘格说,产品营销的副总裁,在节奏IP组。“可靠性是关键,因此是可观测性KGD屏幕,以及商业运营的成功。数据完整性计划像CRC(循环冗余校验),眼睛扫描,阿拉伯学者,和监控电路设计的鲁棒性,实现和设计必须与失败过度供给的机制确保数据行是有弹性的。”

整个一章内UCIe协议是致力于与UCIe相关的初始化和培训协议,涵盖的可观测性方面的协议,丘格补充道。

此外,有辩论是否添加可观测性的实际基础系统是最难的部分,还是思维的变化在这些概念更加困难。

“这实际上是在与其他事情没有那么复杂,因为它的“只是”连接到另一个块。观察,我们有能力跟踪的事情,”副总裁Frank Schirrmeister说解决方案和业务发展Arteris IP。“用户已经要求诸如从软件角度看寄存器。现在的挑战变得让这些寄存器NoC中可用。从NoC的角度来看,协议本身就像太极,王牌,安巴,(OCP或其他人,那些是该语言的机制——他们如何说话,如何交互。在NoC,更复杂的协议,有事情发生在多个周期,所以你需要等待响应,你把东西放在管道。”

这类似于投机执行处理器。“我们谈论这些学分,就像我需要等待多久反应等等,“Schirrmeister解释道。“这些都是协议的一部分。在NoC,你需要理解等问题缓冲区有多深?当我真正等待数据?这是部分的性能。然后,可观测性,您可以连接到数据,传感器可能取决于你想使用自己的网络配置它。在芯片上的监控的情况下,您需要决定是否把这个总线上一个特殊的可观测性,例如。总有一个讨论调试我做有多少?在一天结束的时候,它的“只是”这些组件的另一个互连,你需要决定如何出口的芯片,等等。 How much you store on chip is all a question of how much silicon real estate am I willing to spend for that?”

时变得特别重要chiplets缝合在一起。“我如何保证我有足够的空间为这个计算实体,只是看起来像数据,实际上这并不增加任何价值的直接函数?首席架构师问道Gajinder Panesar Picocom。“也,我可能不是一个监控专家,但我知道我需要它。所以我需要的东西说,就按这个按钮。“你有一个环境,我们正在做设计,和“这”发生。理想情况下,我们应该观察CPU性能,然后动态优化的行为的某些方面获得更好的性能的核心。”

一片尚未开发的动态控制的设备,和调整,可以在它的生命周期。

“说我们拥有所有的能力模型,”Lee哈里森说,产品营销Tessent组主任西门子数字行业软件。“我们所有的显示器内置在系统方面,但它是关闭,循环。更新的几何图形,还有相当多的学习要做真正优化如何调整设备的各种参数,以延长可靠性。块,关闭循环系统在生活中是有一个巨大的价值。然而仍有工作要做。

改变的责任角色
商业chiplets添加另一个棘手的问题,这是谁的责任,当观察到一些意想不到的或出错。

“如果我是一个芯片制造商,我让芯片,我可能会通过一个OSAT测试,”保罗Karazuba负责营销的副总裁说Expedera。“我可能使用ASE作为包装的房子,但是我卖了我的名字和我的保修。这是会得到有趣的,当我们有chiplets。在我们所有的会议关于chiplets,问题总是提出谁是负责什么。假设我是使一个AI chiplet我卖到一个系统,与其他六个公司chiplets包。哪个公司是保修吗?哪个公司会做服务吗?现在没有真正的共识。”

工作思路是公司的名字是在外面的包将会负责,Karazuba说。”,公司可能会有结束负责服务客户,但它带来了另一层chiplet制造商需要提供的服务,这将是有趣的。令人担心的是,2000年前后,Intel-Microsoft-Dell三角形的每个人都互相指责。这是一个不言而喻的恐惧现在在这个行业。”

也许这不是chiplets之一。如果衬底或物理互连是缺陷吗?

“从测试的角度来看,chiplet可能测试很好,“Karazuba说。“但是当物理互连问题,如何chiplet制造商明白和多片模块制造商?这将是有趣的。解决这些问题的唯一办法就是尝试和错误。我们可以设计很多法律合同我们想半导体生产商,但我们在未知水域,事情将不得不进行调整。支持模型将不得不进行调整,以反映新的现实的单片硅半导体销售的主要工具。”

Synopsys对此Kapoor已经看到反射的生态系统。“总是有生态系统,但你的活跃的生态系统从不管你可能是下一个圈。如果你在做设计,你只是担心铸造设计规则和设计规则手册。这是改变当你谈论chiplets。即使设计,现在你想测试甚至比你以前做过。你说的对效果显著和Teradyne。即使你只是一个设计师,你必须弄清楚你需要从生成的角度来看,它会如何被测试。有关生态系统规模正在增加。”

不过,该行业别无选择来解决这些问题。“我们谈到了chiplet市场。你可以把消亡,它准备好了。我们仍然远离,但正变得更清晰的步骤我们需要实现什么。连接是至关重要的。UCIe标准是必须的,这样的协议和规则来自连接的角度来看,你必须建立。接下来会非常明确的模型。挑战我们讨论由上升暖气流的影响,特别是和权力。一些标准已经存在,我们将从连通性特征模型,所以我们可以更可靠地使用。然后我们需要某种形式的签名,这是我们可以从可测试性的角度看到的寿命和所有死亡会如何改变不同。”

输入所有这些将来自芯片和系统监控,还需要基于标准。