联盟寻求方法来确保强化IP的互操作性，以降低成本和上市时间，但这并不容易。
政府机构、行业组织和个别公司开始围绕各种芯片模型联合起来，为使用标准化接口和组件制造更快速、更便宜的复杂芯片奠定了基础。
像乐高积木一样将不同模块组合在一起的想法已经被讨论了十年的大部分时间。到目前为止，只有Marvell在商业上使用了这一概念，而且仅限于基于模块化芯片(MoChi)架构的自己的芯片。从那时起，美国国防部高级研究计划局启动了三个独立的项目;IEEE的设备和系统国际路线图半；以及包括Netronome、Achronix、Kandou Bus、GlobalFoundries、NXP、Sarcina Technology和SiFive在内的一批公司。Leti和Fraunhofer等人在欧洲也做了一些研究。
“明年你会听到更多关于chiplets网络CTO和高级总监Yaniv Kopelman说迈威尔公司．“小芯片是摩尔定律消亡的一个很好的解决方案。我们三年前在一个交换机上实现了这一技术，我们一直在内部在我们的产品线中重复使用这项技术。”
Marvell三年前推出了MoChi架构，该架构基于Kandou的互连结构。自那以后，受设备扩展成本上升、人工智能算法以及汽车芯片和5G等新市场几乎不断变化的刺激，其他公司开始有了参与进来的势头。
图1:智能手机中的MoChi示例。来源:马维尔
SiFive首席执行官纳维德•谢尔瓦尼表示:“变化的速度在加快。“所以现在我们有快速变化的算法，你想要使用ASIC或接近ASIC的东西来对抗FPGA的速度、功耗和成本。但我们也看到，特别是在人工智能方面，摩尔定律已经戛然而止，因为收缩没有帮助。如果没有下一个节点，芯片方法就变得更加可行。”
Sherwani表示，这也可能降低芯片开发公司的进入门槛，有助于吸引新的人才和年轻工程师，因为半导体行业变得更便宜、更有活力。
这种做法得到了很多人的支持，尤其是在初创企业和投资者中。
小米首席执行官阿明•肖克罗拉希表示:“芯片将提高销售额，并将产生更多创新。Kandou总线．“这将加速创新，因为你只设计了一个部分。这一直是IP公司和IP业务的驱动力。你从这里获取一个IP，从那里获取另一个IP。但这遇到了问题，把这些ip放在一起。这部分很难。”
提供一个框架和一些标准化会有所帮助，它可以显著降低设计的成本和速度。
“我们必须从根本上降低创新成本，”他说。“这意味着我们需要弄清楚如何在三个月内进入市场，并理解为什么我们会犯同样的错误。在过去40年里，一体化的负担大致相同。我们需要5到10个人来完成一个项目，而不是200人，而且需要迅速完成。”
要实现这一目标，还有很多工作要做，而且这个概念还需要经过一家公司的商业验证。能够以经济有效的方式在全球供应链中增加足够的一致性和灵活性是一项重大挑战，但做到这一点的意义是深远的。
该公司营销副总裁Ranjit Adhikary表示:“这一切的真正价值是一个芯片目录，这样你就可以跟踪芯片的去向，以及人们在使用该IP时遇到的问题。ClioSoft．“你真正想要的是像亚马逊那样的模式，对每个IP都有规格和评论，无论是硬IP还是软IP。这很重要。这必须以安全作为补充，所以一些团体可以访问某些ip，而不是其他的。所有这些都需要转化为一个数据管理系统，在这个系统中，你可以了解责任，跟踪ip及其使用情况。”
挑战
与多家开发硬IP的公司一起创建基础设施并非易事。随着芯片由多个地区的多家公司开发，这变得更加困难。有时还存在语言问题，对于某些应用程序，可靠性、安全性和静电/接近效应的描述可能需要比其他应用程序更精确。对于安全关键型应用，以及涉及先进工艺节点开发的组件的芯片组合，尤其如此。
“每增加一款新设备，复杂性就会增加两到三倍，”该公司销售和营销副总裁格特·乔根森(Gert Jorgensen)说三角洲微电子．“我们已经完成了180、40和28纳米的双芯片封装，但所有这些都是定制设计的芯片。这就更容易了，因为它们被设计成适合在一起。如果你把一切都变得更加标准化，它们就不是为彼此量身定做的。”
还有其他问题。乔根森说:“当你与多个供应商打交道时，就会出现按时交货等问题。“所以你可能从每家公司得到25个晶圆，但你只能从一家供应商那里得到23个好晶圆。有时晶圆被污染了，不容易粘在一起。”
Marvell的科佩尔曼说，Marvell遇到的一个大问题是芯片之间的接口。由于成本原因，该界面需要在有机衬底上运行，而不是使用中间体。第二个问题涉及到分区。
他说:“当你设计芯片时，有时你在中间划分IP。”“挑战在于从哪里削减，以及如何开发能够实现这一目标的架构。对于交换机或CPU，主要关注的是组件的延迟。另一个问题是将所有这些都投入生产。我们很容易创造出能够在演示版本中运行的IP，但却很难创造出具有生产价值的IP。它需要通过ESD、热、冷和不同过程的测试。这需要大量的工作和时间。”
加快包装
虽然人们对芯片的关注主要集中在上市时间和定制上，但它们也可以与传统的包装一起使用，如扇形外包装。其中一个最大的挑战是模具放置。
“从概念上讲，Chiplets是一种很好的方式，可以通过EMIB(英特尔嵌入式多模互连桥)之类的东西来构建扇出，”英特尔芯片研究所研究员兼高级技术顾问Bill Chen说日月光半导体．“但这并不容易。使用扇出和其他技术，您需要将模具精确地放置在基板上，然后使用再分配层。然而，随着扇出过程，模具会移动。”
而扇出已经在量产，特别是在智能手机基于台积电的InFO体系结构，这种打包方法的更广泛应用才刚刚开始。
Chen说:“目前还很少有多模的实现。“设计需要跟上，成本也需要跟上。有许多不同的想法正在试验中。日月光半导体已经尝试了两个芯片后芯片和两个芯片前芯片，两者都有效。”
下一步是有信心地增加可重复性，这可能需要各种新的方法。布鲁尔科学正在研究一种这样的方法，在模具化合物中使用薄膜，就像模具一样。该方法可以显著减少模具运动问题。
“这不是一个调停者，”布鲁尔公司先进技术执行董事拉玛·普利加达(Rama Puligadda)说。“它是EMC(环氧模具化合物)的替代品。你需要预先制作一个模板，在硅中制造空腔。”
她指出，这也有助于解决扭曲等问题，这是EMC日益严重的问题。晶片方法更加模块化，减少了各个部件上的机械应力。
图2:多层模-模板填充概念。来源:Brewer Science．
谁在做什么
DARPA的CHIPS(通用异构集成和IP重用战略)项目赢得了波音公司、洛克希德公司、诺斯罗普·格鲁曼公司、英特尔微米,节奏，Synopsys对此还有一些用于商业和军事/航空应用。SEMI和IEEE同样也在推动一个更快集成的共同路线图Mentor是西门子旗下的企业已经建立了一个包装流程，可以在这方面提供帮助。
但将其推向主流商业层面还有很长的路要走。“到目前为止，还没有明确的死对死通信协议，”- Steve Mensor说，营销副总裁Achronix．可以使用用于芯片到芯片通信的独立设备的协议，但这些协议有很大的延迟开销，对于包集成解决方案来说不是最优的。一旦确定了可用的标准，芯片的使用案例将迅速扩展。
Mensor说，愿景是更好的互操作性，而不是更好的特性。最终目标是创建标准产品，可以可靠地与任何其他芯片在一个封装集成解决方案的互操作。这将需要标准和互操作性认证方法。否则，每个打包的解决方案都将是构建定制解决方案的重要工程工作。
这需要领域知识，这会在多个层面上改变游戏。这背后的驱动概念相当于大规模定制，这是第三方IP应该促进的方法。目前缺少的是一种更可预测地将这些碎片组合在一起的方法。
Netronome Systems首席营销和战略官Sujal Das表示:“你需要领域知识，你需要记住该领域的应用，因为对于人工智能、网络和安全来说，你要处理的是特定领域的语言。”“这是从每瓦性能中获得更多价值的方法。你想要在微分方面有最多的选择。如今，当您从不同的供应商处获取SerDes IP时，您不得不采用特定的进程结构。如果你想转移到5G PAM-4，你需要7nm，所以你不得不转移所有东西。但是其他IP应该能够保持在最好的节点上，为了实现这一点，你需要一种开放的方式来连接这些东西。英特尔的EMIB在这方面有点过头了。你希望以一种灵活的方式实现连接。”
Das说，这需要同步和异步的方法，以及一个通用的连接结构。Netronome已经开放了它的开关结构来促进这一点。
“第一步将是创建一份规范白皮书，”他说。“然后，我们将释放可疑分子，加强他们的实力。我们预计将在明年第一季度或第二季度推出原型机。”
在此基础上，需要开发工具和方法来实现所有这些工作。虽然较小的芯片比较大的芯片具有更好的产量，但当这些芯片封装在一起时，有许多事情可能会出错。一个坏的小碎片就能毁了整个包裹。此外，芯片或模块可能在包装、测试甚至运输过程中损坏，如果涉及多个芯片，这种损坏的成本会更高
“当模具尺寸变大时，产量就会下降，”JCET集团集团技术战略总监S.W. Yoon说。“我们在粉丝圈中看到了这一点。随着规模越来越大，达到10 x 10或20 x 20，收益率就会降低。”
Yoon说，现在的重点是更薄的封装和2 μ或更小的互连，特别是在扇出方面。这意味着在这些类型的设备中使用的芯片将需要具有与目前定制设计的芯片相同的密度和可能的交互特性，并且工具将需要考虑到不同的IP功能和限制。
Kandou的Shokrollahi说:“工具是需要的主要东西。“我们内部有一些与Marvell合作开发的工具。但仍有相当多的不足。”
工具在配置这些设备时提供了更多的一致性。它们还减少了可能渗透到设计中的错误数量，特别是当复杂性超过人类大脑在多个维度上映射所有可能的相互作用和电气影响的能力时。
这种工具从EDA的计划端开始，但它继续到制造的检查和测试阶段。在某些情况下，工具驱动方法，而在某些情况下则相反。但一旦建立了这个基础，它就为改进工艺、降低成本和试验新的可能性(如晶间硅光子学)提供了余地。
虽然光子学已经出现了一段时间，但它主要用于各种类型的服务器和大型数据中心的存储之间。把它放在一个包中会对性能、延迟和与热相关的影响产生重大影响。但目前还不清楚这种技术能在多快的时间内以具有竞争力的价格投入商业规模。
也就是说，芯片有很大的发展势头，在过去一年的技术会议上，许多关于芯片的讨论都提到了光子学是未来的发展方向。
结论
商用芯片的问世至少还需要几年时间。它们已经被证明在有限的应用中起作用，随着时间的推移，芯片行业的很大一部分很可能会朝着这个方向发展。但仍有一些问题需要解决，这需要许多公司的努力，而不仅仅是少数几家公司。
eSilicon总裁兼首席执行官杰克·哈丁(Jack Harding)说:“我们现在还没有生产芯片，但我们已经考虑过了。”“我个人的观点是，这是模块开发不可避免的一部分，更广泛地说，是芯片开发。”
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