「中国芯」提速!首个国产「小芯片」标准发布,专家这样说

王饱饱 2个月前 (12-17)

中国Chiplet发展中的一座里程碑。

“中国芯”机会来了!国内首个“小芯片”标准正式公布,专家这样说

深冬的寒意远未褪去,但“中国芯”已迎来新的暖流。

12月16日,酝酿已久的中国《小芯片接口总线技术要求》团体标准,正式通过了工信部中国电子工业标准化技术协会的审定,并已在当天举办的“第二届中国互连技术与产业大会”上向世界发布。这对中国芯片产业而言,无疑是在近期激烈的全球竞争中,迎来的最重要的一项利好。

镁客网注意到,《小芯片接口总线技术要求》是首个中国集成电路领域相关企业和专家共同主导制定的团体标准,同时也是中国首个原生Chiplet技术标准。在后摩尔时代已然来临的今天,对于中国集成电路产业延续“摩尔定律”,突破先进制程工艺限制具有重要意义。

从全球来看,毫无疑问,Chiplet(小芯片)是今年半导体产业中绝对的热词。科技巨头下场、风险资本涌入,各国政府关注。在国外企业“抱团取暖”,以及全球芯片产业的“乱战”的今天,Chiplet已然成为世界芯片产业的焦点和新的机会。那么,为何Chiplet如此重要?其对中国芯片产业的意义在哪?《小芯片接口总线技术要求》的发布意味着什么?具体又将给中国企业带来哪些助益?

一、小芯片,大意义

何为Chiplet(小芯片)?

从最浅显的硬件形态来看,相对于传统芯片是单独的一个完整整体,Chiplet则更像是一块组合积木:其将数个小型芯片通过封装技术拼装成一块大芯片,有点像我们平常见到的乐高玩具;从芯片发展历史的角度看,在后摩尔时代,Chiplet是持续提高芯片集成度和芯片算力的重要途径。简言之,Chiplet既是芯片“模块化”的设计方法,也是异构集成的封装技术,更是一种摩尔定律趋缓下的半导体工艺发展方向。

在整个芯片大家庭里,小芯片堪称“年龄最小”的后起之秀。2015年,美满电子科技(Marvell)公司印尼华侨周秀文博士首次提出了模块化芯片(MoChi)的概念,这一概念可以视为小芯片的雏形;2018年,芯片巨头AMD率先在服务器CPU上率先使用了Chiplet设计,为整个业界了解和研发Chiplet推开了第一道门。

真正让世界意识到小芯片“火了”的时间节点是今年。2022年,几乎所有与芯片业务相关联的巨头企业都开始“下场”:3月份,包括英特尔、AMD、Arm和台积电在内的十家巨头企业,联合发起一项瞄准Chiplet的新互连标准UCIe;同月,苹果在春季新品发布会上公开了其利用小芯片技术,将两枚M1 Max芯片“粘连”在一起打造的顶级电脑芯片M1 Ultra;8月,在美国《2022年芯片与科学法案》中,小芯片也被再次提及,美国总统科学技术顾问委员会(PCAST)“倡议建立Chiplet平台”。

从籍籍无名到被迅速追捧,Chiplet的优势究竟在哪里?

在与媒体交流中,中科院计算所研究员,中国计算机互连技术联盟(CCITA)秘书长,无锡芯光互连技术研究院院长郝沁汾告诉记者,尽管Chiplet目前还不能替代以光刻机的演进为主要方向的传统集成电路的技术路线,但在一些特定的场景下,Chiplet设计方式结合成熟制程工艺,已经可以“小于等于”先进制程工艺。“对于像数据中心等一些对芯片功耗和面积的要求并不高的场景,Chiplet是可以用来解决一些先进工艺不足的难题的。”

“中国芯”机会来了!国内首个“小芯片”标准正式公布,专家这样说

图 | 中科院计算所研究员,中国计算机互连技术联盟(CCITA)秘书长,无锡芯光互连技术研究院院长 郝沁汾

也正是在这样堪称突破性的优势下,小芯片的市场前景一片光明。据调研机构Omdia的报告现实,到2024年,小芯片的市场规模将达到58亿美元,到2035年有望快速增长至570亿美元,市场前景极为可观。

二、中国芯,中国标准

无规矩,不成方圆。

对于芯片产业而言,建立一个优质的生态离不开必要标准地制定。正如上文所提,由英特尔等巨头公司牵头建立的UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express,通用芯粒高速互连标),就志在解决互连接口的标准问题。

但很明显,在全球芯片产业“乱战”的大背景下,UCle是否能给中国芯片企业带来足够多的帮助仍需时间验证。在这种情况下,中国急需属于自己的原生Chiplet技术标准。

中国计算机互连技术联盟(CCITA)秘书长郝沁汾对记者表示,在国内研发先进制程受到客观影响的大背景下,企业对于属于中国的Chiplet技术标准的诉求是比较强烈的。

从目前的实际情况来看,Chiplet在中国比在美国更‘热’,有更多的中国本土厂商希望去应用这种技术。大家都觉得Chiplet是未来的技术趋势和必然选择,不少厂商都对这种设计抱有诉求。

我们已经注意到包括初创企业在内的芯片厂商,包括AI芯片、CPU芯片和DPU芯片等方向,都把推进Chiplet列入了自己的工作日程当中。预计未来3~5年,我们将可以看到大量在用Chiplet的方式去设计芯片的国产厂商。我们推动的这个标准《小芯片接口总线技术要求》,也是希望未来能够被更多更广泛的企业来使用,目前看已经有几家IP厂商支持了我们的小芯片标准。

“中国芯”机会来了!国内首个“小芯片”标准正式公布,专家这样说

郝沁汾对媒体表示,对于小芯片接口标准的制定始于2020年6月,目前已经集结了国内产业链上下游六十多家单位共同参与研究。从内容上看,《小芯片接口总线技术要求》这项标准描述了多种应用场景的小芯片接口总线(Chiplet)技术要求,包括总体概述、接口要求、链路层、适配层、物理层和封装要求等,以灵活应对不同的应用场景、适配不同能力的技术供应商

但技术标准的出台,不能只是搁置一边的一纸空文。郝沁汾告诉记者,目前来看“国际上的某些标准还处在‘纸面热闹’的状态,并没有多少企业去使用。

《小芯片接口总线技术要求》 刚发布,今明年的主要工作就是能够做好技术验证,我们已经联系了几家本土厂商,一起联合来做验证,争取要把我们自己现在做的这个标准要能尽快用上。

三、合作共赢,脚踏实地

据悉,目前国际上基于Chiplet架构的芯片设计尚无统一标准。目前能够独自完成芯片整体的架构设计、处理其中并行或者串行物理层接口、具备先进封装能力的只有技术底蕴雄厚的intel公司。

那么,中国的《小芯片接口总线技术要求》与由intel领衔制定的UCIe可以被视为一种竞争关系吗?郝沁汾认为,答案是否定的。

我们并不是一种竞争关系,两个标准之间并不是‘有你没我’这样的结果。一方面,UCIe所瞄准的是全球化的设计行业的标准,而《小芯片接口总线技术要求》当前更多关注的是希望为本土芯片企业的发展带来助力,向世界的发展是未来的规划;另外,在标准内容的设计上,两者之间也有自身的偏重。《小芯片接口总线技术要求》更偏重chiplet本身的设计内容,UCIe的内容还体现了intel对数据中心业务的设想

当然,一些IP厂商也希望《小芯片接口总线技术要求》能够与UCIe兼容,对于我们来说,考虑《小芯片接口总线技术要求》与UCIe在物理层上的兼容也是我们下一步工作的方向之一,来降低IP厂商支持多种chiplet标准的成本。所以本质上,两者之间并非竞争关系。

记者注意到,从自身的发展来看,在后摩尔时代,技术的快速迭代注定了:今天制定的标准,必然面临着更新是否及时的考验。郝沁汾告诉记者,对《小芯片接口总线技术要求》而言,后续也有自己的安排。

从把Chiplet作为一个接口标准的角度来看,第一,它不一定要跟着芯片产品一代一代的去改变,它也可以支持几代的产品;

第二,小芯片接口有自己的发展的脉络和节奏。《小芯片接口总线技术要求》主要是对包含链路层和物理层的接口里的关键内容、标准内容进行定义,相对上层的应用,是通用的。所以,我觉得可能在两三年之内,大的东西不会去改变,主要精力还是放在应用的推动上。当然如果很多下一代的产品出了诉求,我们也会在下一代标准的制定过程当中充分的考虑这个事情。从这个角度上来说,短期之内不会去做大的改变。”

可以确认的是,Chiplet正在为中国集成电路产业带来了更多的发展机遇。《小芯片接口总线技术要求》的发布,则为中国芯片企业的顺利发展起到了“指路”的重要作用。如果说我们对先进制程的“弯道超车”目前仍然是一个梦想,《小芯片接口总线技术要求》则是实实在在提速了“中国芯”。

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