Chiplets为大众

Chiplets是一个引人注目的技术,但到目前为止,他们只提供给少数球员。改变,该行业已经采取小步骤,但时机当你能够买一个chiplet集成到您的系统仍不确定。

同时继续开发新的制造节点,扩展即将结束,无论是物理或经济原因。许多行业领域要求更高的利率的晶体管数量的增加可以提供这些新制造节点。你不能死在不影响产量增长,开发芯片的成本在3海里是奢侈品很少人能用得起。行业细分,没有数量的超级百万,这使他们陷入了困境,chiplets提供一个合理的解决方案。

集成芯片包的概念并不新鲜。“人们希望简化他们的设计,或小,或使用更少的力量,PCB,”约翰说公园,集成电路包装和产品管理组主管跨平台解决方案节奏。“他们把个人的消亡的包放在单一基质——通常层压板,有时陶瓷——他们在bare-die水平工作建立一个更小、小功率PCB。我们称之为multi-chip模块(MCM),或系统包(SiP),我们已经在这个市场自80年代末。”

有几个条款中使用的行业,经常混淆的方式问题。“一个SiP可以简单地定义为两个或两个以上的ASIC组件集成到一个单一的包,“托尼Mastroianni说,先进的包装解决方案总监西门子EDA。“有很多方法实现SiP,包括MCM, 2.5 d和3 d包装技术。MCM方法集成了多个标准ASIC组件安装在包底物和相互联系的。2.5 d方法结合了ASIC组件安装在硅或有机插入器,包括die-to-die通过插入器之间的连接两个或更多的死亡。3 d方法允许ASIC组件在Z维度堆叠和相互联系的。”

所以这是一个离开摩尔定律,或延长吗?“我们是戈登·摩尔的建议后,即使在今天,“穆Alvarez说道,高级可编程解决方案集团首席技术官办公室主任英特尔。“在1965年,他写了很短的纸,四页,被称为摩尔定律。在第三页他说,这可能是更经济的小函数来构建大型系统分别打包和相互联系的。“你瞧,这就是我们与我们今天的先进的包装技术。所以,在某种程度上,它只是一个延续戈登要求我们做什么。”

图1:从MCM / SiP Chiplets迁移。来源:节奏

有什么不同chiplets他们专用的集成在一个包中。DARPA踢这与他们的芯片项目,因为国防工业基地有较低的交易量和胚根端胚乳的设计不能收回5纳米。chiplet的概念是一个物理实现的IP块包装它。

但这不是我们现在的地方。“DARPA的愿景是正确的,这是一个重要的教育水平集与全球设计团队,“说Rob电源芯片联盟的执行董事。“他们需要了解该行业利益和需要提供一定的保证,它将产生有效的结果。”

产品营销主管马克•同化有限元分析软件对此表示赞同。“这是一个良好的技术理念,和有组织试图使它发生。这样的组织ODSA有各种各样的小组委员会致力于让chiplets足够的标准化的商业市场可以有效地参与。”

关键是标准。说:“这是一个非常进化的生态系统Manmeet生活,高级产品经理为高速并行转换器Synopsys对此。“这是一个支离破碎的生态系统。整个概念是经济学的问题,主要是由美国国防部高级研究计划局,但这不是我们最初看到了市场的发展。它的物理问题,死在哪里变得很大。你需要大规模计算能力,为了做到这一点你需要将死去。”

细分市场驱动程序是任何涉及计算。“关键司机真的是高性能计算,”肯尼斯·拉森说,Synopsys对此产品营销主管。“这就是chiplet-based设计似乎越来越多,它有机会成为下一个新的抽象。今天他们不是基于标准。”

你只需要看看芯片的照片这是成功使用。“我看看英特尔的新芯片的照片,结果发现有八个计算瓷砖,可以称为chiplets,总和一些带中间包含缓存和互连的瓷砖,”迈克尔·弗兰克说的和系统架构师Arteris IP。”,这都是坐在硅衬底。有明显的地方是值得的钱,和值得的努力。但这种模式必须建立在标准。它需要的电气性能、通信、物理属性等等。你不能为每个公司构建不同chiplets。无论你如何看待它,它仍然是一个芯片,你必须经历的所有步骤通常tape-out。”

如果皱纹可以解决,该技术适用于许多其他领域。“部分一些设计可能适合年长的节点和一些新的节点,“Synopsys对此“拉尔森说。“一些chiplets将来自的价值能够在最优设计你的IP技术。或者你可以保持固定接口同时提高PPA,或整个产品的成本保持设计的一部分,当你迁移到一个新节点另一部分你可以提高计算密度。”

设备被连接的日益普及,5 g chiplets可能是一个推动者。“我相信,这将为中小企业创造一个机会区域,特别是一种物联网的设备,“说联盟的电源芯片。“如果你是一个创业公司,你可以把你的小说技术与某种类型的5 g chiplet和把它打包。”

行业地位
行业今天在哪里?“在大多数情况下,一个公司拥有双方的联系,“说Synopsys对此生活。“他们不关心一个行业标准。英伟达他们称之为NVLink, AMD无穷织物,高通Qlink,英特尔爱尔兰联合银行等等。他们都提出了自己的专有链接。生态系统发展,需要标准,很多都在进步。”

标准是并不是所有的需要。“最大的差距是chiplets商业化,”说,节奏的公园。“我们已经硬和软IP,这将是第三个味道——chiplet,你将能够获得这个物理设备和把它放在你的插入器,或层压,或堆栈,或做任何。包装技术是独立于这一点。Chiplet生存能力更多的是逻辑分区。缺失的部分是公司提供的IP。将他们转换到这种商业模式实际构建这些东西并将它们存储在仓库吗?答案可能是否定的。商业模式的概念对于谁将提供所有这些chiplets仓库存储,谁来制造他们,谁来分配,成本模型是有意义的,尚未建立。”

这也许是提前跳得太远。”作为一个IP供应商,我们设立了销售一个单独的体育chiplet接口IP,”温迪说,产品营销主管节奏的IP组。“我们可以预见的未来,我们会出售chiplet的完整的设计。这可能是一个作为PCIe chiplet作为PCIe并行转换器的一侧,die-to-die (D2D)体育在另一边。可能有一个控制器。今天我们有这些IPs作为单独的产品,但我们一直在调查一起把这个chiplet作为一个统一的设计。我们不能够生产这chiplet。我能看到今天IC公司正在建造标准产品,包装产品,有可能制造chiplets chiplets供应商在市场上。他们需要看到如果市场变得足够大。”

挑战可以分离。“设计标准化的挑战可以概括为功能,足迹,和签收,”罗布•艾特肯表示,研究员和技术主管手臂的研究和开发小组。艾特肯表示,细分如下:

• 功能。chiplet所做的显然是关键,但chiplet整个系统架构的关系是很重要的,”艾特肯说。“不同chiplets替代另一个设备(如它们在内存中),或者他们执行类似的任务,但用不同的软件接口,时钟频率,功率域,散热,等等?在这两种情况下,明确规范、模型和验证是至关重要的成功开发chiplets和3 d程序集,包括他们。
• 足迹。“HBM标准规定的具体安排针和功能。标准化逻辑chiplet需要同样的事情,与标准化定义物理层(当电压发生什么)通过协议与连接相关联的点。面对困难的挑战,IP模型(长宽比、销位置、测试等等)chiplets有相似之处。尽管chiplets允许连接在一个区域,“海滨”(比特每秒每毫米沿着模具镶块)仍将是重要的界面性能,因为chiplet可能floor-planned死去。虽然有协议和销支持3 d的标准,还没有一个完整的逻辑芯片足迹标准。
• 签收。虽然一直继续,很多工作要轻松添加chiplets tapeout过程的复杂性,还没有普遍同意的解决方案,包括如何把功能和责任产生的最终装配对象,分享权力,供应商之间的跨chiplet边界热等。

解决这些问题的唯一方法是通过做,和发现摩擦点在哪里。“Chiplets商业上可行的今天,即使来自多个硅供应商,”英特尔Alvarez说道。“爱尔兰联合银行接口的标准化已经使这一新兴的生态系统的关键,它是新兴的。它不是完全开发,但它正在朝着正确的方向前进。”

图2:不同生态系统的chiplets基于爱尔兰联合银行。来源:英特尔

英特尔提供了证据(参见图2)的一个生态系统形成的问题。“我们的想法是真的有一个更加敏捷和灵活的方式构建半导体今天,这是美国国防部高级研究计划局的原因是对这个感兴趣,”阿尔瓦雷斯补充道。“你看很多chiplets已经发达,抽样,在生产,其中一些我们已经启动,和他人的进步。它来自技术和铸造厂,这就是真正的想法,我们有这个生态系统——技术和铸造不可知论者。”

鸡生蛋和蛋生鸡的问题
新的生态系统的发展提供了一个鸡和蛋的问题。第一,投资组合的IP,人们可以集成到他们的设计,或系统公司要求chiplets的可用性?说:“这将是一个缓慢的进化公园。“你会看到chiplets开始鱼贯而出。它将是一个缓慢的过程,随着摩尔定律扩展被关闭,什么时候人们完全放弃单一的SoC的概念,去这些multi-chiplet设计吗?”

也许一个中间步骤是合乎逻辑的。“没有人知道确切的答案,但一个可信的场景是,初始chiplet系统将建立与标准死了,“说Ansys同化。“他们不会严格考虑chiplets,但他们将建像我们看到chiplets——裸死直接连接通过紧密连接层。如果你有这样的一个系统,它变得足够流行,然后你能看到它作为chiplet再造。他们减少I / O驱动程序和增加带宽来当地的邻居。这将是一个混合系统,所以其他芯片仍标准构建,但至少有一个chiplet。这可能让球滚起来。”

一个生态系统发展,市场必须足够大。”之类的HBM内存有足够大的市场和需求统一,”Wu说。“人们谈论光学全包。可能会有光学chiplet申请。有一个标准——XSR的接口,有足够多的人试图定义光学接口。这是一个很有限的应用程序与一个足够大的市场。这绝对可以演变成一个公开市场的商业模式。”

结论
通过专有系统的可行性和价值chiplets已经证明超出了一个疑问。下一步是欺骗者,因为都是技术和业务的需要解决的问题。初始步骤清楚,美国政府和标准组织都的挑战,因为这将成为摩尔定律的方式延伸到未来。事实上,整个行业是依靠这个,即使今天,它是提供一个竞争优势。

下个月:标准的地位,为chiplets工具和生态系统。

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