电子芯片 万众期盼的小芯片标准最新进展

原文：semiengineering 特约编译：马天云

引言：生态是使小芯片(Chiplet)技术得到采用并获得长期成功的必要部分，而生态是围绕标准建立的。这些标准正在慢慢被构建起来。

目前对小芯片的需求还在增加，但对大多数公司来说，这种转变是缓慢进行的，直到可验证的标准被行业接受。

互操作性和兼容性依赖于供应链的诸多层级达成的一致。不幸的是，分散的行业需求可能会导致冗余的解决方案。

标准有利于促进专门化。在芯片行业的早期，一个公司必须完成设计、实现和制造的全部流程。然而，对于大多数公司来说，通过定义良好的接口和模型(如PDKs、BSIM模型和库)，是可以将制造与设计分离开来的。

IP行业的出现使公司能够专注于系统和差异化部分的设计，但他们仍然需要自己完成大部分的实现工作。在IP供应商和客户之间衔接的连接器和模型的标准化为减轻负担提供了可能。

今天，我们正处在另一个等级的专业化风口，在这个等级上，一个公司只需要设计系统，并设计和实现差异化部分，而不用考虑商品化部分的实现制造。这种模式可以通过小芯片的形式来实现，小芯片是已经完全实现和制造出的小部件，并可以定制化地构建系统。为了达到这个目标，行业需要一些新的标准。

一些大型系统公司已经完成了开拓性工作，这些公司都在自研系统和小芯片模块（图1）。这使它们能够提供更大或更加模块化的产品，并在这个过程中解决许多难题。他们制造这些系统的方法也都各有不同。

毫不奇怪，这些解决方案差异很大。OpenFive SOC IP产品营销高级总监KetanMehta表示：“仅仅针对启和科技的需求，行业就可以被划分为一系列供应产品。这些公司需要的是定制化芯片，而且需要快速的解决方案，他们不想等到标准制定和发展差不多了才开展业务。因此，所有这些公司都在开发和验证专有的实现。”

图1：一些2.5D集成的早期开拓者。图源：OpenFive

第一个部分开放系统(IP和系统由不同的公司开发)是高带宽内存(high bandwidth memory, HBM)。在这个系统中，DRAM由一家公司提供，并被集成到另一家公司设计的系统中，然后由第三家公司封装起来。这为适用范围有限的应用提供了一个解决方案，除此外，还有其他制造/封装技术也专注于使内存更接近逻辑。

当使用现成的小芯片对逻辑进行互联时，将获得更大的受益。这将打破所有部分必须来自同一技术节点的限制。尽管这存在诸如差异扩展和翘曲导致的可靠性问题，但随着时间的推进，这些问题很可能得到解决。除此外，仍亟待开发出可行的商业模式。

对小芯片的需求来自多个方向。CHIPS联盟执行董事RobMains表示：“我们遇到了一个可以帮助缓解公司在该领域遇到的许多挑战的真正机会。我们需要一个标准化的交互接口，一个标准化的物理接口，必须针对特定的芯片处理技术或封装技术进行实例化。除了这些，需要一个EDA生态。DARPA的愿景是正确的，让全球各个水平的设计团队合作是很重要的。这有助于达成共识，并有助于产品的质量保障，从而产生有效的结果。”

今天的行业并非如此。这与计算机科学家Andrew Tanenbaum的观察更接近：“标准的好处是有很多选择。” 但是，随着越来越多的参与者试图巩固该领域并尝试解决制造封装与电气标准息息相关的问题，这种情况开始发生变化。我们需要协议以确保整个系统中的数据完整性。除此之外，还需要解决许多其他问题，例如物理布局，供电网络，测试，调试，监测以及许多其他问题。大家已经开始着手调查其中的一些问题。

先前的文章讨论了小芯片的总体推动力以及对开发流程的影响。本文的重点是不断发展的标准，这些标准可能推动市场的发展，虽然这并不能说明所有人的立场或者彼此的关系。