新思科技CEO Aart de Geus：SysMoore時(shí)代，Multi-Die系統(tǒng)將重塑半導(dǎo)體未來

數(shù)十年來，在摩爾定律的影響下，半導(dǎo)體公司每隔兩年，就會將集成電路（IC）上容納的晶體管數(shù)量增加一倍。隨著摩爾定律的放緩，SoC的器件微縮也明顯放慢了腳步，而更新、更復(fù)雜的工藝節(jié)點(diǎn)成本卻持續(xù)穩(wěn)步上升。然而，隨著“萬物智能”帶來的爆發(fā)式影響和無處不在的人工智能（AI）極大推動人們追求更快的速度和數(shù)量更多的晶體管，市場對更快、更好和更智能的芯片的需求只會越來越大。我們將摩爾定律的規(guī)模復(fù)雜性與新系統(tǒng)復(fù)雜性需求的這種交匯融合稱為SysMoore時(shí)代。

新思科技董事長兼首席執(zhí)行官Aart de Geus博士表示，半導(dǎo)體公司正在利用新的Multi-Die系統(tǒng)來徹底改變架構(gòu)功能和形式，以便滿足市場需求。事實(shí)上，將大型單片式芯片設(shè)計(jì)分解為多個經(jīng)驗(yàn)證的小裸片，不僅可以提高良率，而且長期下來可以降低芯片成本，并有助于提供更多可定制的SKU。在新思科技最近發(fā)布的行業(yè)洞察報(bào)告《Multi-Die系統(tǒng)推動半導(dǎo)體設(shè)計(jì)變革》中，Aartde Geus博士在開篇章節(jié)中指出，通過跨行業(yè)合作，芯片開發(fā)者在降低每比特能量轉(zhuǎn)換的同時(shí)，極大地提高了連接密度。該報(bào)告還收錄了Ansys、Arm、博世、谷歌、英特爾和三星等公司對Multi-Die系統(tǒng)的看法。

隨著埃米級晶體管與Multi-Die硅基板交匯融合，經(jīng)典的摩爾定律已將接力棒傳遞給了SysMoore。如今，新思科技跟蹤了一百多種Multi-Die系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中既有硬件/軟件數(shù)字孿生方法、Multi-Die互聯(lián)IP方法，也有AI驅(qū)動的芯片設(shè)計(jì)方法?？傊覀兣c代表著未來方向的眾多SysMoore領(lǐng)先公司保持著密切合作。

Aart de Geus

董事長兼首席執(zhí)行官

新思科技

本文將簡要介紹該報(bào)告中的關(guān)鍵要點(diǎn)，并概述業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)的觀點(diǎn)。

2.5D和3D封裝技術(shù)助力Multi-Die系統(tǒng)的加速采用

Ansys：

隨著傳統(tǒng)摩爾定律的微縮方案逼近物理極限，為了追求更高的電子系統(tǒng)密度，我們開始借助2.5D和3D封裝技術(shù)過渡到Multi-Die系統(tǒng)。不過能否成功采用Multi-Die系統(tǒng)取決于能否克服多尺度（multi-scale）、多物理場（multi-physics）和多組織（multi-organizational）協(xié)調(diào)這三大挑戰(zhàn)。

先進(jìn)的Multi-Die系統(tǒng)將三種設(shè)計(jì)尺度融合到一項(xiàng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)當(dāng)中，跨越了六個數(shù)量級：從納米級IC設(shè)計(jì)到毫米級封裝設(shè)計(jì)，再到厘米級3D-IC系統(tǒng)。這些解決方案分為三個工具套件（IC、系統(tǒng)和封裝），它們需要集成到一個解決方案中。

Multi-Die系統(tǒng)具有良率更高、功能更強(qiáng)大的潛力，已經(jīng)為高性能計(jì)算（HPC）處理器和顯卡產(chǎn)品供應(yīng)商帶來了積極的影響，也有利于在云邊緣實(shí)現(xiàn)AI和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）。

Arm：

由共同封裝芯粒組成的Multi-Die系統(tǒng)將廣泛運(yùn)用于整個行業(yè)。許多企業(yè)將能通過在多種產(chǎn)品中重復(fù)使用各個芯粒，分?jǐn)偲湓谟布蛙浖こ躺系耐顿Y。復(fù)雜系統(tǒng)將經(jīng)過清晰劃分，從而降低風(fēng)險(xiǎn)和成本，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

三星電子：

借助三星I-Cube 2.xD和X-Cube 3D IC等2.5D和3D封裝技術(shù)，設(shè)備制造商可以在Multi-Die系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，尋求新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。AI、5G、自動駕駛技術(shù)和元宇宙科技的突破，有望重塑我們的生活方式；但要在單個芯片上實(shí)現(xiàn)驅(qū)動這些技術(shù)進(jìn)步所需的功能和性能，相關(guān)工作變得日益復(fù)雜，成本效益也越來越低。通過將多個現(xiàn)有芯片的強(qiáng)大功能與多樣性集成到統(tǒng)一的系統(tǒng)中，便極有可能設(shè)計(jì)出新的產(chǎn)品。

英特爾：

先進(jìn)的封裝技術(shù)已經(jīng)在實(shí)現(xiàn)Multi-Die系統(tǒng)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。借助EMIB和Foveros等先進(jìn)的2.5D和3D封裝技術(shù)進(jìn)行異構(gòu)集成，可以將多種來源、采用不同工藝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的芯粒封裝在一起，這為開發(fā)者提供了一條設(shè)計(jì)產(chǎn)品架構(gòu)的有效路徑。這種混合匹配方法有助于優(yōu)化特殊功能、性能和成本，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用和模塊化設(shè)計(jì)。

芯粒標(biāo)準(zhǔn)化和開放式生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要

谷歌：

要最大限度地發(fā)揮先進(jìn)封裝解決方案和芯粒的影響，半導(dǎo)體行業(yè)必須超越傳統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)，欣然接受模塊化解決方案。利用芯粒，我們可以在Multi-Die系統(tǒng)環(huán)境下開展協(xié)同設(shè)計(jì)，從而獲得成本優(yōu)勢，并在異構(gòu)IP模塊中進(jìn)行混合匹配集成。

我們有一個新的框架來實(shí)現(xiàn)高級計(jì)算，并通過在硬件和軟件之間“創(chuàng)造和諧”來重新書寫硬件創(chuàng)新的規(guī)則。系統(tǒng)級優(yōu)化或協(xié)同設(shè)計(jì)，需要我們關(guān)注從應(yīng)用級別一直到芯片級別的整個堆棧，這可以帶來巨大的成效。

英特爾：

要打造精簡的開放式小芯片生態(tài)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)化是必要前提。通用芯粒互連技術(shù)（UCIe）就是一個這樣的標(biāo)準(zhǔn)，這也是實(shí)現(xiàn)健全行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。

博世：

開放式芯粒生態(tài)系統(tǒng)對汽車行業(yè)至關(guān)重要。汽車的定制芯粒設(shè)計(jì)可以基于一些非汽車領(lǐng)域高性能應(yīng)用中經(jīng)驗(yàn)證的芯片架構(gòu)。這將有助于將單體系統(tǒng)分解為多個裸片上的獨(dú)立集成電路，再通過先進(jìn)封裝技術(shù)集成這些裸片，從而構(gòu)成高性能的計(jì)算單元。該方法可實(shí)現(xiàn)超高程度的模塊化和協(xié)同設(shè)計(jì)，有助于打造出色的可擴(kuò)展產(chǎn)品。

同時(shí)，明確定義的接口、連接和標(biāo)準(zhǔn)對開放式汽車芯粒生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要，眾多生產(chǎn)類似芯粒的業(yè)內(nèi)廠商對此的全力支持也同樣重要。

新思科技強(qiáng)調(diào)，要想簡化和優(yōu)化異構(gòu)Multi-Die系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要跨行業(yè)的合作。

Multi-Die系統(tǒng)的未來展望

SysMoore時(shí)代，Multi-Die系統(tǒng)能讓開發(fā)者超越摩爾定律，應(yīng)對各種復(fù)雜性挑戰(zhàn)，從而以經(jīng)濟(jì)高效的方式更快地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)功能、降低風(fēng)險(xiǎn)、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、以更低的功耗實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量。Multi-die正在走向成熟，其進(jìn)展與前景也被廣泛看好。Multi-Die系統(tǒng)的創(chuàng)新示例包括：將架構(gòu)分析和實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，作為Multi-Die系統(tǒng)流程的一部分；借助AI，使效率和結(jié)果質(zhì)量出現(xiàn)跨越式提高。

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如今95%以上的先進(jìn)芯片都采用新思科技的技術(shù)制造。我們跟蹤了一百多種設(shè)計(jì)，該數(shù)目在過去六個月增長了約20%。透過這一增長，可以看到Multi-Die系統(tǒng)設(shè)計(jì)正在迅速走向成熟。即使是現(xiàn)在，我們的客戶和合作伙伴仍在設(shè)計(jì)幾年前還完全遙不可及的產(chǎn)品。到2030年代時(shí)，Multi-Die系統(tǒng)將廣泛應(yīng)用于各大市場。我之所以這樣說，是因?yàn)槲铱吹搅怂谛滤伎萍脊こ虒?shí)驗(yàn)室中的快速進(jìn)展；與此同時(shí)，對于Multi-Die系統(tǒng)領(lǐng)域的投資源源不斷。

SassineGhazi

總裁兼首席運(yùn)營官

新思科技

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進(jìn)一步了解Multi-Die系統(tǒng)

新思科技致力于攜手生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴，共同邁入Multi-Die系統(tǒng)的創(chuàng)新時(shí)代。我們迫不及待地想要見證，利用我們的AI驅(qū)動EDA工具、IP產(chǎn)品和深厚的系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)知識，半導(dǎo)體行業(yè)能夠取得怎樣的成就。

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