在未來十年中，Chiplets的采用率將大幅增長(zhǎng)

最近兩周，Chiplet相關(guān)新聞的頻出。NVIDIA宣布了一款令人興奮的新型NVLink-C2C互連，用于其CPU、DPU、GPU以及與其合作伙伴和客戶的其他集成之間的緊密耦合鏈路。UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）成立，其宗旨是為封裝創(chuàng)新構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)。在本博客中，我們將關(guān)注推動(dòng)Chiplet采用的關(guān)鍵用例，以及Arm如何幫助推動(dòng)成功的Chiplet生態(tài)系統(tǒng)。

Chiplets在許多不同的應(yīng)用中已經(jīng)存在多年，但我們正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。Chiplets可以通過擴(kuò)展超過reticle限制來提高性能，同時(shí)仍然提供管理芯片成本的能力。摩爾定律的放緩已經(jīng)在業(yè)界討論了一段時(shí)間。雖然先進(jìn)制程（5nm及以下）為邏輯提供了好處，但片上系統(tǒng)（SoC）的IO和內(nèi)存組件的擴(kuò)展速度顯著放緩，這意味著成本更高，效益更低。

一個(gè)全面的芯片解決方案包括許多不同的元素，從協(xié)議到物理層，再到封裝技術(shù)。如今，SoC設(shè)計(jì)者正在將不同的組件組合在一起，以實(shí)現(xiàn)其性能、成本和系統(tǒng)組成目標(biāo)。各種各樣的解決方案可能會(huì)導(dǎo)致混亂。對(duì)于芯片集成，有兩種常見的觀點(diǎn)。

第一種觀點(diǎn)是將傳統(tǒng)的單片SoC分解成多個(gè)更小的組件。這種方法有一個(gè)通用的協(xié)議、內(nèi)存、調(diào)試和安全模型。SoC設(shè)計(jì)者努力使片上總線盡可能無縫地?cái)U(kuò)展到多芯片。

第二種觀點(diǎn)著眼于通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的板級(jí)互連將現(xiàn)有的板級(jí)組件連接起來，并將其集成到封裝中，這是因?yàn)樗哂懈玫膸捄湍苄?。SoC設(shè)計(jì)者努力盡可能多地使用現(xiàn)有框架，并為其需求提供最佳的片間物理層和封裝解決方案。

AMBA CHI多芯片解決方案

Arm建立了AMBA-CHI（Coherent Hub Interface），為高度可擴(kuò)展、多核、異構(gòu)的SOC提供片上通信。由于其可擴(kuò)展性，CHI也非常適合于完整的多芯片接口規(guī)范中的協(xié)議層。CHI與CCIX和UCII等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容，同時(shí)還提供了NVIDIA NVLIK-C2C互連等定制解決方案。使用CHI的好處包括：

。為多核擴(kuò)展（CPU-CPU）實(shí)現(xiàn)對(duì)稱一致性
。為高級(jí)異構(gòu)工作負(fù)載（即CPU-GPU）實(shí)現(xiàn)對(duì)稱一致性
。支持公共內(nèi)存和安全模型
。消除協(xié)議橋接以獲得更優(yōu)化的鏈路

NVIDIA NVLink-C2C通過其NVIDIA Grace CPU超級(jí)芯片和NVIDIA Hopper GPU提供NVIDIA CPU、GPU和DPU之間的連接。多芯片解決方案將CHI的優(yōu)勢(shì)與利用NVIDIA世界級(jí)SerDes和link技術(shù)的最佳物理層和封裝解決方案相結(jié)合。這使得一類新的可組合集成產(chǎn)品能夠通過芯片構(gòu)建，無論最終SoC是針對(duì)超級(jí)計(jì)算還是針對(duì)高級(jí)異構(gòu)CPU-GPU工作負(fù)載。

UCIe：Chiplets的開放生態(tài)系統(tǒng)

基于Chiplets的處理器需要提高性能和降低成本，這一點(diǎn)是眾所周知的。但直到最近，人們還沒有就如何在特定于供應(yīng)商的實(shí)現(xiàn)之外利用芯片體系結(jié)構(gòu)的好處達(dá)成一致。Universal Chiplet Interconnect Express（UCIe）標(biāo)準(zhǔn)就是為了滿足這一需求而開發(fā)的。UCIe將半導(dǎo)體廠商、封裝產(chǎn)商、IP供應(yīng)商、晶圓代工廠商和云服務(wù)提供商的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者聚集在一起，推動(dòng)一個(gè)新的開放式芯片生態(tài)系統(tǒng)。UCIe 1.0規(guī)范提供了完整的標(biāo)準(zhǔn)化芯片間互連，包括物理層、協(xié)議棧、軟件模型和合規(guī)性測(cè)試。這使得最終用戶能夠混合和匹配來自多供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)的芯片組件，以進(jìn)行SoC構(gòu)建。

UCIe協(xié)議層利用PCIe和CXL將傳統(tǒng)的片外設(shè)備與任何計(jì)算體系結(jié)構(gòu)集成。此外，UCIe還設(shè)計(jì)了通過流媒體協(xié)議接口插入其他協(xié)議（如AMBA-CHI）的能力，允許SoC產(chǎn)品在協(xié)議方面具有靈活性。

有關(guān)UCIe技術(shù)和會(huì)員資格的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問UCIe網(wǎng)站。https://www.uciexpress.org/

Chiplets的未來

唯一可以確定的是，在未來十年中，Chiplets的采用率將大幅增長(zhǎng)。在整個(gè)行業(yè)中，創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)化方面的持續(xù)投資將轉(zhuǎn)化為更高的性能、更低的成本和更廣泛的采用。在Arm，我們希望看到一系列定制和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。我們將很高興看到，