Chiplet步入发展热潮

袁遗说科技 2024-10-18 19:53:01

本文由半导体产业纵横(ID:ICVIEWS)综合

全球都在推进Chiplet技术的应用落地。

在多种因素的推动下,现代片上系统(SoC)设计架构正在迅速发展。传统的SoC设计方法将关键设计组件划分为专有的、差异化的加速器或内核,以及可重用的、基于标准的IP组件和子系统。直到最近,SoC设计一直是作为单片设计来实现的,所有设计元素(包括专利和授权)都集成在一块硅片中。今天,这种单一的方法正在演变为一种更细分的,或“小芯片的总和”的方法。

一些发展帮助解决了日益复杂的SoC的挑战,从而促进了这一演变。现在,单片硅方法常常会碰到硅制造网的极限,超出了摩尔定律扩展的能力。此外,先进节点硅需要更长的时间才能达到成熟产量,需要更长的设计周期。不仅晶圆制造周期越来越长,而且硅晶圆的内在成本也在增加,每晶体管成本(CPT)的上升已经开始超过传统工艺技术进步带来的技术扩展带来的好处。当今的SoC设计者必须更加明智地决定哪些设计元素移到下一个节点,哪些在旧节点中维护,以实现更具可扩展性的成本和开发框架。

芯片的兴起

为了应对这些挑战,设计人员现在采用多模策略,使用芯片来开发大型系统SoC。这涉及将SoC分解为服务于不同功能的较小的子系统模具,这些子系统模具合适于最合适的处理节点。将SoC分解为独立的组件有助于解决设计复杂性、设计周期时间、模具尺寸、成品率和上市时间等问题。

半导体生态系统,包括晶圆代工厂、EDA公司、SoC供应商以及组装和封装公司,已经开始探索小芯片设计,原因是硅经济在下降。

作为半导体行业的巨头,英特尔积极投入到 Chiplet 技术的研究与开发中。英特尔拥有强大的技术研发能力和资源,在 Chiplet 的架构设计、互联技术等方面进行了深入探索,推出了相关的产品和解决方案,以满足不同应用场景对高性能芯片的需求。

AMD 是 Chiplet 技术的重要推动者和实践者。其推出的多款处理器产品都采用了 Chiplet 架构,例如锐龙(Ryzen)系列和霄龙(EPYC)系列处理器。通过将不同功能的芯粒集成在一起,AMD 在提升芯片性能的同时,有效地控制了成本和功耗。

英伟达在 GPU 领域占据重要地位,也在积极开展 Chiplet 技术的研究。其 GPU 产品逐渐采用 Chiplet 架构,以应对日益增长的高性能计算需求。英伟达在芯粒间的互联技术、高性能计算芯粒的设计等方面不断创新,为人工智能、数据中心等领域提供强大的算力支持。

作为全球领先的晶圆代工厂商,台积电在 Chiplet 技术的发展中起到了重要的推动作用。台积电不仅具备先进的晶圆制造工艺,还在 Chiplet 的封装技术方面有着深厚的积累。该公司为众多芯片设计公司提供了高质量的 Chiplet 封装服务,帮助客户实现芯片的高性能和低成本。

三星电子在半导体领域拥有广泛的业务布局,也在积极参与 Chiplet 技术的研究和应用。三星在芯片制造工艺和封装技术方面具有强大的实力,致力于开发出更先进的 Chiplet 解决方案,以满足市场对高性能、低功耗芯片的需求。

去年8月上旬,由英特尔、AMD、高通和英伟达等芯片巨头发起成立的全球Chiplet生态联盟UCIe,公布1.1规范版本更新,称建立Chiplet生态合规和互操作性测试要求,并首次成立汽车工作组推进Chiplet在车芯上落地。早前,AMD发布了全球首个CPU(中央处理器)与GPU(图形处理器)耦合、拥有1460亿晶体管的 AI 加速芯片Instinct MI300,利用13个Chiplet实现性能提升,超越英伟达产品。

与此同时,中国也在积极Chiplet技术生态布局。近日,无锡市创投、无锡锡东新城商务区管委会、清源投资、无锡芯光互连技术研究院四方共同发起成立“芯光互连产业基金”,这是国内首个重点关注Chiplet芯片设计的垂直性产业基金项目,并启动国内Chiplet开发者大赛,推进国内Chiplet技术的应用落地。

“Chiplet热潮在全世界就两个国家,一个是美国,一个是中国。”中国工程院院士许居衍曾表示,Chiplet技术将改变芯片设计、电子系统的“设计范式”,不仅使设计电路如同“搭积木”成为可能,而且有利于集成电路应用创新。Omdia 指出,2018 年全球 chiplet 市场规模约为 6.45 亿美元,至 2024 年将达到 58 亿美元,预计到 2035 年有望突破 570 亿美元,2018-2035 年复合增长率超过 30%。

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