chiplet有哪些技術(shù)優(yōu)勢？chiplet仿真面臨著哪些挑戰(zhàn)？

時間：2025-02-28 21:56:08

關(guān)鍵字： chiplet 指數(shù) 芯片

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[導(dǎo)讀]為增進(jìn)大家對chiplet的認(rèn)識，本文將對chiplet、chiplet具備的技術(shù)優(yōu)勢以及chiplet仿真面臨的挑戰(zhàn)予以介紹。

chiplet其實(shí)就是小芯片，但是chiplet這兩年在行業(yè)內(nèi)卻變得異?；馃岷蛡涫茏放?。為增進(jìn)大家對chiplet的認(rèn)識，本文將對chiplet、chiplet具備的技術(shù)優(yōu)勢以及chiplet仿真面臨的挑戰(zhàn)予以介紹。如果你對chiplet或是對本文具有興趣，不妨和小編一起來繼續(xù)往下閱讀哦。

一、什么是chiplet

雖然小芯片(Chiplet)已經(jīng)存在了幾十年，但如今它們已成為芯片制造領(lǐng)域最熱門的趨勢，為從個人電腦到服務(wù)器、手機(jī)和可穿戴設(shè)備等數(shù)百萬臺設(shè)備提供動力。

雖然小芯片已經(jīng)存在了幾十年，但其使用在歷史上僅限于特定的專業(yè)應(yīng)用。然而，如今它們處于技術(shù)的最前沿，為全球數(shù)百萬臺臺式電腦、工作站、服務(wù)器、游戲機(jī)、手機(jī)甚至可穿戴設(shè)備提供支持。

短短幾年間，大多數(shù)領(lǐng)先的芯片制造商都已采用小芯片技術(shù)來推動創(chuàng)新?，F(xiàn)在很明顯，小芯片即將成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，在芯片制造工藝持續(xù)靠近物理極限的同時，封裝技術(shù)發(fā)展日新月異。其中，Chiplet已經(jīng)成為“后摩爾時代”的重要技術(shù)途徑之一。Chiplet創(chuàng)新了芯片封裝理念，正對芯片的設(shè)計、制造、封裝、測試全流程，產(chǎn)生一個革命性的變化，這也將讓產(chǎn)業(yè)鏈全面受益。

Chiplet其核心是實(shí)現(xiàn)芯片間的高速互聯(lián)，且兼顧多種芯片互聯(lián)后的重新布線，為實(shí)現(xiàn)既定性能，對Chiplet之間的布線密度、信號傳輸質(zhì)量提出較高要求，封裝加工精度與難度進(jìn)一步加大，并且要考慮散熱和功率分配等問題。因此，Chiplet 技術(shù)因此需要高密度、大帶寬的先進(jìn)封裝技術(shù)提供硬件支持，大概率采用先進(jìn)封裝方案，如 SiP（系統(tǒng)級封裝技術(shù)）、RDL（晶圓重布線技術(shù)）、Bumping （晶圓凸點(diǎn)工藝）、Fan-in/out（扇入/扇出式封裝）等。先進(jìn)封裝技術(shù)是 Chiplet 的基礎(chǔ)，Chiplet 方案大大推動先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展。

二、Chiplet有哪些技術(shù)優(yōu)勢

1、提高芯片良率

傳統(tǒng)的單芯片設(shè)計模式，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)計分解成多個更小的模塊，每個模塊可以單獨(dú)進(jìn)行制造和測試，從而可以提高整體芯片的良率。

2、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。

3、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)計使得各個模塊獨(dú)立，設(shè)計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。

三、chiplet仿真面臨哪些挑戰(zhàn)

1、性能和功能

傳統(tǒng)仿真器因集中式routing and clocking，隨著設(shè)計規(guī)模增加，性能呈指數(shù)級下降，Chiplet技術(shù)在增加系統(tǒng)復(fù)雜性的同時加劇了這一挑戰(zhàn)；

客戶實(shí)時操作系統(tǒng)、人工智能、視頻解碼仿真中，為提高性能，不得不放棄仿真器提供的調(diào)試功能。

2、超大設(shè)計規(guī)模

小chiplet組成了大芯片系統(tǒng)，總設(shè)計規(guī)模高達(dá)500億個晶體管，對仿真加速器的可擴(kuò)展規(guī)模及FPGA利用率提出了更高要求；

速度為10s, 100s of Tbps的多種chiplet接口。

3、工程效率

合理的編譯時間和運(yùn)行時間，與軟件IDE處于同一數(shù)量級；

全局可見性和可控性，內(nèi)置專用邏輯分析儀，觸發(fā)器，斷言，以精確定位波形，用于跨團(tuán)隊(duì)調(diào)試；

4、多個ChipletVendor的生態(tài)系統(tǒng)

虛擬集成來自多個供應(yīng)商的異構(gòu)chiplet設(shè)計，并在一個開放和安全的平臺上驗(yàn)證它們。