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“在使用Chiplet技術(shù)后能更賺錢的產(chǎn)品，自然最適合Chiplet。”
可以說，IP產(chǎn)業(yè)鏈的出現(xiàn)本身就是一條“捷徑”，幫助芯片設(shè)計(jì)公司降低一定研發(fā)門檻的同時(shí)，也大大縮減了芯片開發(fā)周期。
而現(xiàn)在，在這條“捷徑”的基礎(chǔ)上，又發(fā)展出了一個(gè)分支——Chiplet（芯粒、小芯片），將芯片設(shè)計(jì)的門檻再一次地降低了一些。
并且，這還是一個(gè)“身家”數(shù)百億美元的新市場(chǎng)——2035年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到570億美元，相較2018年增長(zhǎng)超88倍。
Chiplet，一種新形式的IP復(fù)用
所謂的“Chiplet”，用專業(yè)話術(shù)解釋，是將一類滿足特定功能的die（裸片），通過die-to-die內(nèi)部互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊芯片與底層基礎(chǔ)芯片封裝在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)芯片，以實(shí)現(xiàn)一種新形式的IP復(fù)用。
簡(jiǎn)單理解，其中的“靈魂”就兩個(gè)字——拼接，也因此，Chiplet得了一個(gè)“萬能膠”的稱號(hào)。
都是復(fù)用IP，Chiplet與傳統(tǒng)芯片IP有什么不同呢？
傳統(tǒng)IP供應(yīng)模式中，如果要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片，企業(yè)需要從不同的IP供應(yīng)商處購(gòu)買一些IP，并結(jié)合自研的模塊集成為一個(gè)SoC，接著在5nm、7nm或某一個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)上完成芯片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。
但其實(shí)，在不怎么影響性能的前提下，除了邏輯計(jì)算單元需要依賴先進(jìn)制程，其他部分對(duì)于制程工藝的要求并不高。也因此，Chiplet開始吸引關(guān)注。
此時(shí)，企業(yè)從供應(yīng)商處買到的不再是IP，而是將IP已經(jīng)模塊化處理、具備單一功能的計(jì)算單元或功能單元，也就是芯粒。同時(shí)，每顆芯粒也不再?gòu)?qiáng)求統(tǒng)一制造工藝，而是各自選擇最合適的工藝制程進(jìn)行制造，接著基于先進(jìn)封裝技術(shù)將各芯粒彼此互聯(lián)，最后這些不同功能、不同工藝制造的芯粒封裝成一個(gè)SoC芯片。
也因?yàn)楦餍玖２恍枰慷疾捎孟冗M(jìn)制程在一塊晶圓上進(jìn)行一體化制造，所以采用Chiplet后，芯片的制造成本也相應(yīng)下降。
站在芯片企業(yè)的角度，采用Chiplet并不只是“便利性”這么簡(jiǎn)單。在于昨日由鎂客網(wǎng)、世界半導(dǎo)體大會(huì)組委會(huì)聯(lián)合主辦的線上分享活動(dòng)“M-TECH 后摩爾時(shí)代，國(guó)產(chǎn)Chiplet與IP發(fā)展之路”上，芯原股份業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)高級(jí)副總裁汪洋表示，Chiplet有望解決四大產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題，依次是摩爾定律難以為繼，先進(jìn)制程芯片設(shè)計(jì)成本、復(fù)雜度大幅提升，市場(chǎng)需求更加多樣化、創(chuàng)新周期縮短，應(yīng)用端對(duì)定制芯片的需求不斷提升。
其中，與“便利性”相對(duì)應(yīng)的就是第三點(diǎn)，因?yàn)镃hiplet可以看作是硅片級(jí)的IP，企業(yè)僅需將多個(gè)已經(jīng)成功驗(yàn)證的芯粒通過先進(jìn)封裝技術(shù)進(jìn)行封裝，即可得到相應(yīng)的產(chǎn)品，即高效，也降低了芯片設(shè)計(jì)的難度和成本。
與此同時(shí)，這些芯粒也可以被重復(fù)運(yùn)用到不同的芯片產(chǎn)品當(dāng)中，有利于產(chǎn)品加快迭代的同時(shí)，也能夠更好地滿足市場(chǎng)對(duì)定制芯片的需求。
既然優(yōu)勢(shì)這么多，那Chiplet是不是可以應(yīng)用到所有芯片產(chǎn)品中？并不是。
什么樣的芯片適合Chiplet？
針對(duì)這個(gè)問題，芯動(dòng)科技技術(shù)總監(jiān)/首席Chiplet架構(gòu)師高專并沒有直接回答，而是拿產(chǎn)品舉例稱，“最先采用Chiplet的是高端CPU、GPU、高性能計(jì)算以及超算的大型AI芯片等，它們第一個(gè)是對(duì)性能有高追求，第二個(gè)是非?？释冗M(jìn)工藝，包括對(duì)內(nèi)存帶寬、功耗等性能的追求都比較極致。”
當(dāng)然了，也有一些其他領(lǐng)域，比如智能手機(jī)、消費(fèi)電子之類，如果采用Chiplet之后能夠在提高性能的同時(shí)做到成本下降，又或者得到相應(yīng)的收益，那必然是合適的，“只是，比照當(dāng)前Chiplet的代價(jià)，這些領(lǐng)域暫時(shí)還用不到它。”
至于所謂的“代價(jià)”，最直接體現(xiàn)在成本了。正如汪洋所說，Chiplet適用于大芯片已經(jīng)是業(yè)內(nèi)的共識(shí)，但是具體是多大的芯片，則需要進(jìn)行評(píng)估。
此前清華大學(xué)交叉院博士研究生馮寅瀟和清華大學(xué)交叉院助理教授馬愷聲發(fā)表了一篇有關(guān)Chiplet成本計(jì)算的論文，通過建立Chiplet精算師的成本模型對(duì)多芯片集成系統(tǒng)的成本效益進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的Chiplets方案只有在800平方毫米的大芯片上才真正有收益，且工藝制程越先進(jìn)，收益效果越明顯。對(duì)于5nm芯片系統(tǒng)，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到2千萬時(shí)，多芯片架構(gòu)才開始帶來回報(bào)。
當(dāng)前，采用Chiplet的都是一些高端應(yīng)用，本身對(duì)于成本就不是那么的敏感。在高專看來，Chiplet走向大規(guī)模應(yīng)用，第一個(gè)就是成本要降下來，至少要接近目前傳統(tǒng)封裝的成本；第二個(gè)要看整個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，需要用到Chiplet的場(chǎng)景是不是很多；第三個(gè)就是一個(gè)被大家認(rèn)可的接口標(biāo)準(zhǔn)，這是至關(guān)重要的，各自為政很難實(shí)現(xiàn)繁榮，只有被大家接受，并做到自由組合芯粒，產(chǎn)業(yè)才會(huì)變得非常繁榮。
而說到標(biāo)準(zhǔn)，就在3月份，英特爾聯(lián)合10家頭部芯片公司宣布成立UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，制定了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范“UCIe”，共同打造Chiplet互連標(biāo)準(zhǔn)、推進(jìn)開放生態(tài)。截至目前，一個(gè)多月過去了，除了初始成員，國(guó)內(nèi)包括芯原股份在內(nèi)的多家國(guó)產(chǎn)廠商也已經(jīng)陸續(xù)加入該聯(lián)盟。于整個(gè)生態(tài)而言，這將加速推動(dòng)開放的Chiplet平臺(tái)發(fā)展，并橫跨x86、Arm、RISC-V等架構(gòu)和指令集。
此時(shí)，也給國(guó)產(chǎn)芯片帶來了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。
就Chiplet來看，“它最主要的目的就是將許多經(jīng)常用到的一些模塊設(shè)計(jì)好、驗(yàn)證好，讓用戶可以直接拿去做自己的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。”Imagination中國(guó)區(qū)戰(zhàn)略市場(chǎng)與生態(tài)副總裁時(shí)昕表示。
而這對(duì)于國(guó)內(nèi)許多芯片創(chuàng)業(yè)公司來說，就是一個(gè)機(jī)會(huì)，“他們可能本身沒有足夠的精力和資源去研究AI相關(guān)等IP，就可以基于我們這些模塊的基礎(chǔ)，將自己的主要精力放在對(duì)場(chǎng)景的理解上，繼而快速地推出更多貼近用戶的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。”
當(dāng)然了，不僅僅是針對(duì)芯片設(shè)計(jì)公司，站在IP廠商的角度，Chiplet的出現(xiàn)也是在驅(qū)動(dòng)他們?cè)诋a(chǎn)品和業(yè)務(wù)上做出改變。僅就產(chǎn)品而言，如果以往產(chǎn)品以軟核形式提供，如今就是將軟核以硬核的方式提供，這就對(duì)IP廠商的IP質(zhì)量和芯片設(shè)計(jì)能力提出了高要求。
