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Chiplet技術(shù)簡介

Chiplet技術(shù)，就像用樂高積木拼搭玩具一樣，將芯片的不同功能模塊，例如CPU、GPU、內(nèi)存等，分別制造成獨(dú)立的小芯片。然后，通過高速互聯(lián)技術(shù)將它們連接在一起，形成一個(gè)完整的芯片。比如說NVIDIA最新發(fā)布的DGX B200，就是Chiplet技術(shù)下的產(chǎn)物。這也是NVIDIA第一款Chiplet GPU芯片，憑借 NVIDIA Blackwell 架構(gòu)在計(jì)算方面的進(jìn)步，DGX B200 的訓(xùn)練性能是 DGX H100 的 3 倍，推理性能是 DGX H100 的 15 倍，想了解更多Chiplet架構(gòu)的小伙伴，可以移步視頻號。

Chiplet的技術(shù)優(yōu)勢

01、提高芯片良率

傳統(tǒng)的單芯片設(shè)計(jì)模式，隨著芯片尺寸的不斷縮小，邁入3nm、2nm制程后，芯片的良率成為一大挑戰(zhàn)。據(jù)悉，頭部晶圓大廠的3nm良率也僅在50%左右。而Chiplet技術(shù)將芯片設(shè)計(jì)分解成多個(gè)更小的模塊，每個(gè)模塊可以單獨(dú)進(jìn)行制造和測試，從而可以提高整體芯片的良率。

02、降低芯片成本

隨著行業(yè)轉(zhuǎn)向更小的工藝節(jié)點(diǎn)，生產(chǎn)大型芯片的成本持續(xù)增加。目前臺積電3納米晶圓每片成本為20,000美元，比5nm（16,000 美元）晶圓成本上漲了25%，而行業(yè)預(yù)計(jì)2nm晶圓成本將比3nm再增加50%。制造大型整體芯片將變得越來越不經(jīng)濟(jì)。在摩爾定律基本上不再帶來經(jīng)濟(jì)效益的情況下，Chiplet被認(rèn)為是最好的大芯片替代設(shè)計(jì)方法。Chiplet技術(shù)可以采用不同制程工藝、不同代工廠來制造不同的模塊，例如可以使用成熟的制程工藝來制造成熟的IP模塊，而使用更先進(jìn)的制程工藝來制造關(guān)鍵的性能模塊，這種混合制程工藝可以降低芯片的整體成本。

03、提高芯片靈活性

Chiplet技術(shù)可以根據(jù)不同的需求定制芯片配置，例如可以根據(jù)客戶的需求選擇不同的IP模塊或調(diào)整模塊的數(shù)量。由于模塊化設(shè)計(jì)使得各個(gè)模塊獨(dú)立，設(shè)計(jì)者可以針對特定需求對特定模塊進(jìn)行優(yōu)化和迭代，而不會影響其他模塊。這種靈活性使得芯片能夠更好地滿足不同的市場需求。

Chiplet面臨的挑戰(zhàn)

1、互聯(lián)技術(shù)挑戰(zhàn)

Chiplet技術(shù)需要使用高速互聯(lián)技術(shù)來將不同的Chiplet連接在一起。目前常用的互聯(lián)技術(shù)包括高速SerDes、PCI Express等，但這些技術(shù)的帶寬和成本都存在一定的限制。目前可以看到國際大廠在設(shè)計(jì)Chiplet芯片時(shí)，都將互聯(lián)作為很重要的一環(huán)。像AMD的"Infinity Fabric"技術(shù)、英特爾的嵌入式多芯片互連橋 (EMIB) 等。

2、封裝技術(shù)挑戰(zhàn)

Chiplet技術(shù)往往需要使用先進(jìn)的封裝技術(shù)，如2.5D、3D封裝技術(shù)將不同的Chiplet封裝在一起，與此同時(shí)，還要考慮散熱和功耗的要求。包括臺積電在內(nèi)的晶圓代工廠正在通過3D封裝技術(shù)來快速響應(yīng)Chiplet。

3、生態(tài)系統(tǒng)挑戰(zhàn)

Chiplet技術(shù)需要一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)來支持，包括Chiplet設(shè)計(jì)工具、Chiplet制造工藝、Chiplet測試工具等。目前，Chiplet技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)還不完善，需要更多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)加入到Chiplet生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)中來。

4、標(biāo)準(zhǔn)化挑戰(zhàn)

Chiplet技術(shù)需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范Chiplet的接口、互聯(lián)方式等。目前業(yè)界Chiplet的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有很多，有OIF聯(lián)盟的XSR，Open聯(lián)盟的BOW和OHBI，Chips Alliance的AIB，當(dāng)然，還有目前最熱的UCIe。UCIe（Universal chiplet interconnect express）互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的誕生，為Chiplet互聯(lián)的兼容性和互操作性問題帶來了很大的幫助，該標(biāo)準(zhǔn)由AMD、Arm、英特爾、高通、三星、臺積電、日月光、谷歌、Meta和微軟等十家行業(yè)巨頭聯(lián)合推出。隨著UCIe標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善和推廣，Chiplet技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用，并對芯片產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，是德科技作為UCIe聯(lián)盟的一員，也積極的參與到了標(biāo)準(zhǔn)的制定中來。

Chiplet到底有什么技術(shù)優(yōu)勢，贏得眾多企業(yè)青睞？小伙伴可以觀看下面視頻詳解。

是德科技在Chiplet方面的儲備

Chiplet技術(shù)需要對Chiplet之間的互聯(lián)進(jìn)行設(shè)計(jì)和測試。這對于芯片設(shè)計(jì)人員和測試工程師來說都是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。是德科技作為專業(yè)的測試方案提供商，也提供了從仿真到測試的完整方案。

1.?仿真平臺

ADS2024是業(yè)界支持Chiplet D2D的建模仿真工具，ADS2024 Update 1.0版本已經(jīng)支持UCIe規(guī)范，能夠仿真測試的指標(biāo)包括：眼高，眼寬，BER，VTF等。

2.?物理層測試平臺

在高速接口的物理層測試方面，是德科技也提供了從發(fā)送，信道到接收端的測試方案。

3.?On-wafer測試

對On-wafer測試，是德科技也與合作伙伴一起推出針對Chiplet晶圓和硅光的On-Wafer測試平臺。

?Chiplet技術(shù)儼然已經(jīng)成為了一種重要的芯片設(shè)計(jì)趨勢。

想象一下，未來我們可以像搭積木一樣，輕松地構(gòu)建各種功能強(qiáng)大、性能卓越的芯片，滿足不同應(yīng)用的需求。Chiplet不僅是一種制造方式，更是一種思維方式，讓我們能夠以更加靈活、創(chuàng)新的方式來構(gòu)建未來的芯片世界。讓我們一起期待，Chiplet技術(shù)如何繼續(xù)推動科技的進(jìn)步，引領(lǐng)我們進(jìn)入更加美好的未來！