|
引言
1 b1 X1 I0 }9 }, |Chiplet 技術(shù)代表著半導(dǎo)體設(shè)計的重要轉(zhuǎn)變,通過將復(fù)雜的片上系統(tǒng) (SoC) 分解為較小的模塊化組件。這種方法提供了更大的靈活性和可擴(kuò)展性,但成功的關(guān)鍵在于連接這些組件的互連架構(gòu)。本文探討 Chiplet 互連技術(shù)的主要方面和實施挑戰(zhàn)[1]。
% ~' q# U" Z# [) t Y- |6 E# l: |" b3 P( |& r
互連基礎(chǔ)
9 f. Q# z( w% L互連在 Chiplet 架構(gòu)中起著關(guān)鍵連接作用,包括多層連接。根據(jù) Arm 公司系統(tǒng)架構(gòu)師兼研究員 Rob Dimond 的說法,這包括單個 Chiplet 內(nèi)的片上網(wǎng)絡(luò) (NoC)、各種內(nèi)部互連,以及促進(jìn) Chiplet 之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ?Chiplet 互連快速通道 (UCIe);ミB架構(gòu)必須高效處理內(nèi)部數(shù)據(jù)移動和外部通信。# J8 B9 Z: ^! U- m
. i5 C" f' ^! ?, W2 Q互連的物理實現(xiàn)通常依賴于導(dǎo)線,盡管未來的發(fā)展可能在封裝之間和內(nèi)部都采用光學(xué)互連。這些導(dǎo)線并不統(tǒng)一 - 在直徑、密度、絕緣和材料成分上都有所不同,每種特性都會影響性能。導(dǎo)線的數(shù)量和特性直接影響設(shè)計決策和實施策略。' T) Y1 n& N0 F1 Z* J
jkcteyrplzd64071048455.png (117.03 KB, 下載次數(shù): 1)
下載附件
保存到相冊
jkcteyrplzd64071048455.png
2024-12-7 01:17 上傳
0 Z8 @: s- @8 _6 U o8 E圖 1:Alphawave 的多標(biāo)準(zhǔn) I/O Chiplet,展示AlphaCHIP1600-IO 架構(gòu),具有 D2D UCIe PHY 層、流協(xié)議控制器以及用于以太網(wǎng)和 PCIe 連接的各種接口控制器。
) P# s. r# o7 y/ ?9 c5 K# e6 d$ T% z$ ]& e7 W3 S
分區(qū)和架構(gòu)考慮
( X: }1 X/ ~6 I) A; h. {1 O成功實施 Chiplet 需要仔細(xì)考慮分區(qū)策略;咎魬(zhàn)在于理解如何有效地分散計算和數(shù)據(jù)流。這包括分析目標(biāo)應(yīng)用的要求,并確定在多個 Chiplet 之間劃分功能的最佳方式。
# `2 z7 T+ i6 S- q2 [4 x7 L! |7 I, f+ o$ p7 B
例如,在 GPU 密集型應(yīng)用中,現(xiàn)代語言模型的規(guī)模常常超過單個 GPU 的能力,需要在多個 Chiplet 之間進(jìn)行分布式處理。這在保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性和管理 Chiplet 間通信帶寬方面帶來了額外的挑戰(zhàn)。
/ v. O0 |4 F5 i" Z0 [2 r, G
6 T+ c3 ~* m* A: ]- C汽車行業(yè)是 Chiplet 分區(qū)的特別有趣的案例。西門子數(shù)字工業(yè)軟件的 David Fritz 解釋了汽車制造商如何探索基于 Chiplet 的解決方案,通過改變系統(tǒng)中使用的 Chiplet 數(shù)量來提供不同性能層級。
: I$ H/ n% _, q: E) _
1 j2 P% |8 b; ?4 Y實施挑戰(zhàn)與解決方案' ~, M9 |* _ V3 k" O! O
在實施基于 Chiplet 的系統(tǒng)時,必須解決幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn):
: w5 }, p/ r1 @4 j1 }; c/ ~1. 物理接口設(shè)計:芯片間連接通常采用高速但相對窄的接口。這些連接必須采用數(shù)據(jù)包化方式,類似于通信協(xié)議,而不是傳統(tǒng)的片上總線。這種方法允許在管理物理約束的同時進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)傳輸。; p& J0 q- X# _: M7 E: u
7 ^2 O- G7 S1 j, x& X* [! f. X2. 內(nèi)存管理:內(nèi)存映射架構(gòu)在 Chiplet 系統(tǒng)中變得極為重要。Arteris 的 Ashley Stevens 強(qiáng)調(diào)了在細(xì)粒度和粗粒度內(nèi)存映射之間取得平衡的重要性。雖然細(xì)粒度映射可以均勻分布訪問,但可能由于 Chiplet 間通信延遲而引入延遲問題。
; _& @" R9 W% |
0 U9 a& {9 _! k2 `3. 測試和驗證:Chiplet 系統(tǒng)在測試和驗證方面帶來了新的挑戰(zhàn)。Alphawave Semi 的 Letizia Giuliano 指出了開發(fā)新測試方法的必要性,特別是對于運(yùn)行速度達(dá)到 32Gbps 及以上的高速接口。這包括在 PHY 層內(nèi)開發(fā)特定的測試結(jié)構(gòu)和實施全面的調(diào)試功能。
! j# Q0 W" E/ l% n0 \9 X2 ^
( Z4 ~; Q" }# O8 E# r未來方向和標(biāo)準(zhǔn)化) G5 d* J! w: n+ s" }
行業(yè)正在推動 Chiplet 接口的標(biāo)準(zhǔn)化,包括 AMBA CHI、UCIe 和 BoW 等幾個競爭協(xié)議。雖然英特爾、AMD、NVIDIA 和蘋果等主要公司已經(jīng)在實施 Chiplet 設(shè)計,但這些主要是專有解決方案。發(fā)展真正的商業(yè) Chiplet 市場需要進(jìn)一步的標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)作。% g$ g* j! t2 B( F+ O0 S
7 x# A2 _0 d# M* k# R% f
行業(yè)聯(lián)盟正在形成以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。歐洲的 imec 汽車 Chiplet 計劃 (ACP) 和日本的汽車 SoC 研究聯(lián)盟 (ASRA) 正在致力于標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)方法和物理實現(xiàn)。這些努力的重點(diǎn)是創(chuàng)建可以在不同性能層級和應(yīng)用中使用的可擴(kuò)展解決方案。
1 m' i; n3 b+ @9 {$ ^: N) q; ^* K" ^6 h9 }/ E% E) F
實現(xiàn)完整的 Chiplet 生態(tài)系統(tǒng)需要在標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性方面繼續(xù)努力。正如 Keysight 的 Chun-Ting "Tim" Wang Lee 所指出的,確保不同 Chiplet 標(biāo)準(zhǔn)能夠無縫協(xié)作仍然是行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。這種互操作性對于實現(xiàn) Chiplet 技術(shù)的全部潛力和實現(xiàn)真正的即插即用 Chiplet 市場很重要。% _( m: `! I( z Z( [9 `
' c6 m! ^4 }0 \, ~2 {* V7 j參考文獻(xiàn)
# l6 l2 O9 v& \4 y[1] Mutschler, "Chiplets make progress using interconnects as glue," Semiconductor Engineering, Oct. 31, 2024. [Online]. Available: https://semiengineering.com/chiplets-make-progress-using-interconnects-as-glue/ [Accessed: Dec. 1, 2024]- u1 |' M* r: u+ b
8 w3 \( M: O; M
END- o# J) A( h9 O0 `2 ~: [- b. S' \/ g
; X3 f9 }6 F* p6 t) v- B# u2 l/ r. o- I3 ~; U
軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請體驗免費(fèi)版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應(yīng)用,PIC Studio都可提升您的工作效能。$ ^! p4 u3 \; T& O
點(diǎn)擊左下角"閱讀原文"馬上申請
7 d! l/ A$ ~9 J' R
2 L: r% n8 f! x! ^% d2 w2 K歡迎轉(zhuǎn)載# O7 ~- o' z5 T' B/ q
. e* X) m# F+ K3 |$ E3 K1 D
轉(zhuǎn)載請注明出處,請勿修改內(nèi)容和刪除作者信息!
) W: m z& {7 w, N6 |5 I( p( W. f5 u% `; d$ }% s# X0 a
: c6 i9 `, @/ `0 w
" h$ \6 ?( i: H+ N% D
ya3lribv2ba64071048555.gif (16.04 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
ya3lribv2ba64071048555.gif
2024-12-7 01:17 上傳
m( C5 S0 I+ E9 L- o) D8 \
" D* G% J5 T H關(guān)注我們: h2 i6 h. A' t# g: X
9 x8 { F8 K$ I: T
4 y3 t7 Y) |, v
8 g$ |0 `/ q/ Z* I- @" H5 B& O
|
, c& f8 U5 e X
cfsbw5jlf4d64071048755.png (82.79 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
cfsbw5jlf4d64071048755.png
2024-12-7 01:17 上傳
6 Z u4 _. X# E" U: S! ~* f% n3 K
| / V6 k: ~/ K% V( v6 d) n' \
jhfh02tjbja64071048855.png (21.52 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊
jhfh02tjbja64071048855.png
2024-12-7 01:17 上傳
3 M3 D% h& G: K& {$ O3 j% [
| : i$ e6 g, y9 p; ]
2 `2 L/ ^) p+ n% \$ y# o2 J
* N+ `1 _* }6 U+ n. j) M
- F8 d! [. k. l3 N' U2 Q8 O, R關(guān)于我們:( ?+ n5 k2 T# b: g
深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計自動化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。3 G: F* R+ v) N$ z) [4 G
+ T5 D3 ~9 L( W. {* I8 hhttp://www.latitudeda.com/4 P* h7 Z6 ?) Z8 }+ n/ u$ f1 M
(點(diǎn)擊上方名片關(guān)注我們,發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容) |
|