芯耀
439
2022堪稱Chiplet發(fā)展元年。自3月Chiplet標準聯(lián)盟（UCIe）成立以來，AMD、英特爾、AWS等行業(yè)領軍企業(yè)均在其數(shù)據(jù)中心CPU上采用了Chiplet技術并實現(xiàn)量產(chǎn)。2022年12月，我國首個原生Chiplet技術標準正式通過了工信部電子工業(yè)標準化技術協(xié)會的審定并發(fā)布，意味著我國也正在積極推動Chiplet生態(tài)建設。在今年11月舉行的世界集成電路大會上，諸多企業(yè)將異構(gòu)集成、Chiplet技術的發(fā)展作為半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。
2023年Chiplet小芯片技術將實現(xiàn)怎樣的發(fā)展？為此，《中國電子報》記者采訪了英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強。在他看來，推動異構(gòu)集成領域生態(tài)伙伴采用統(tǒng)一標準將是2023年行業(yè)內(nèi)發(fā)展的關鍵。
英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強在接受《中國電子報》采訪
異構(gòu)計算需求仍盛
“2022年我們感受到了需求放緩的壓力，2023年應該是逐漸恢復期。”針對2023年半導體行業(yè)的市場，宋繼強仍繼續(xù)看好CPU、GPU市場的需求量。在宋繼強看來，當前社會仍處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段，不論是人工智能技術，還是元宇宙、數(shù)字孿生帶來的新興市場應用，都將帶來云端、邊緣端和終端的算力需求，而此類需求都離不開GPU、CPU作為支撐。另外，AI、數(shù)據(jù)中心等應用中還需要專用處理器。未來在一個系統(tǒng)中，很難用一種類型的處理器、一種類型的硬件解決問題，異構(gòu)計算的需求便應運而生。
“整個市場對人工智能、智能駕駛等未來新業(yè)務的需求日益增多。人工智能相關芯片，圖形化、虛擬化相關芯片都將有更高的市場需求?！彼卫^強表示，上述領域?qū)砭薮蟮氖袌鲂枨罅?，同時每個芯片中集成的晶體管數(shù)量也大幅上升。單芯片所需的晶體管數(shù)量增多將帶來兩個問題：其一，芯片面積不可能過大，所以要繼續(xù)采用異構(gòu)集成的方式，通過多芯片組合解決問題；其二，芯片能耗上升，需要在架構(gòu)層面優(yōu)化其能效比。
關于異構(gòu)計算在2023年的市場表現(xiàn)，宋繼強認為：“在2023年，大家已經(jīng)完全接受了要通過異構(gòu)計算解決未來系統(tǒng)的設計和優(yōu)化問題。在2020年的時候，市場還在討論異構(gòu)集成是怎么一回事。而在2023年，大家都會基于功能的有效性、設計的難易程度、成本等方面的考量，自覺采用異構(gòu)計算的方式?！痹谒卫^強看來，用更先進的工藝提高整個芯片面積上晶體管密度已經(jīng)成為業(yè)界普遍認知。基于此，宋繼強認為，2023年將會有很多廠商基于異構(gòu)計算的設計思路研發(fā)新產(chǎn)品。
根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)統(tǒng)計，基于Chiplet的半導體器件銷售收入在2020年僅為33億美元，2022年已超過100億美元，預計2023年將超過250億美元，2024年將達到505億美元，復合年增長率高達98%。
Chiplet期待更廣泛的行業(yè)合作
要實現(xiàn)異構(gòu)計算，首先要考慮的是怎么把不同種類的硬件組裝起來，這就需要通過先進封裝技術，借助UCIe等行業(yè)標準，將不同廠商、不同工藝節(jié)點的硬件整合起來。有了硬件基礎后，還需要考量軟件調(diào)動硬件的能力?！癈PU、GPU、FPGA、AI專用加速器等采用的是不同的處理器架構(gòu)和編程模型。采用異構(gòu)集成的處理器如何調(diào)動不同的功能單元，以及如何設計使功能單元變化時軟件無需經(jīng)常修改，這需要業(yè)界的通力合作?！彼卫^強表示。
當前，如何實現(xiàn)不同廠商提供的芯粒的互聯(lián)互通還存在很大挑戰(zhàn)。宋繼強表示，這其中的挑戰(zhàn)在于：其一，各廠商需要確定將在哪些層面實現(xiàn)相互測試，達成互聯(lián)互測的行業(yè)標準；其二，設計廠商與制造商需要進行通力合作，設計產(chǎn)品所需的硬件IP。
針對行業(yè)合作在Chiplet技術應用中的重要性，宋繼強作了一個生動的比喻：“只有標準沒有IP是無法工作的。有了IP也需要不同節(jié)點的集成商分別測試。假如有n個節(jié)點需要提供互聯(lián)互通的IP，每個節(jié)點又有m個不同的IP需要測試，那么該產(chǎn)品的參與各方將需要花費極大的測試代價。”由此，宋繼強堅持各產(chǎn)業(yè)合作方建立共同的標準，共同推動標準化建設、IP設計和互聯(lián)互通測試。
當前，包括英特爾在內(nèi)許多全球領先的芯片設計公司都參加了UCIe聯(lián)盟，聯(lián)盟成員從底層電氣級別互聯(lián)互通做起，在保證信號傳輸的完整性、速率的基礎上，嘗試通過更多的信號協(xié)議，實現(xiàn)信號的傳輸。宋繼強介紹說，當前異構(gòu)集成標準的互聯(lián)互通工作仍處于初級階段，未來的一年要繼續(xù)增加IP種類。
2023年將重點推動2.5D先進封裝的行業(yè)互聯(lián)
“最理想的狀態(tài)是所有的企業(yè)都使用一套統(tǒng)一的標準?！彼卫^強表示，“就像最初大家都接受了USB一樣，如果Chiplet也能形成一套統(tǒng)一的協(xié)議，就好辦了?！钡卫^強同時也介紹了該愿景實現(xiàn)的難度：USB的互聯(lián)互插測試經(jīng)歷了非常漫長且痛苦的階段，而Chiplet互聯(lián)協(xié)議比USB更加復雜，且硬件IP的可靠性、設計的精細程度與質(zhì)量與各工廠相關聯(lián)，互聯(lián)的質(zhì)量、可靠性又與封裝廠相關。整體來看，Chiplet的互聯(lián)互通測試將比USB要求更高、更為復雜，面臨的挑戰(zhàn)更大，實現(xiàn)的時間也將可能更長。
宋繼強表示，2023年UCIe互聯(lián)互通標準建立的重點工作，將是以2.5D的先進封裝推動行業(yè)互聯(lián)，實現(xiàn)測試和產(chǎn)品級應用。“英特爾推進UCIe標準的進程是將2D和2.5D的互聯(lián)互通作為優(yōu)選項來推動，這兩種類型技術能夠解決的面比較大，技術也相對成熟，而3D技術將會需要更高的規(guī)格標準?！彼卫^強在接受《中國電子報》記者采訪時這樣講道。
“半導體行業(yè)的發(fā)展，包括摩爾定律的發(fā)展，不是一家公司可以搞定的?！痹诓稍L中，宋繼強反復強調(diào)產(chǎn)業(yè)界以及產(chǎn)業(yè)界和學術界廣泛合作的重要作用，“UCIe所做的標準化的努力，就是為了能夠推進生態(tài)伙伴用統(tǒng)一的標準，讓不同的芯粒更好地集成，這就是融合創(chuàng)新可以給我們帶來的。”
