互聯與chiplet，技術與生態(tài)同行

2023 年 11 月 24 日，由上海臨港經濟發(fā)展（集團）有限公司主辦，臨港科技、ASPENCORE 承辦的“ 2023 中國臨港國際半導體大會” 正式召開。奇異摩爾聯合創(chuàng)始人兼產品及解決方案副總裁?？|在 Chiplet 與先進封裝技術論壇發(fā)表了主題演講，并在圓桌環(huán)節(jié)就 Chiplet 與互聯痛點及應對之策與眾位嘉賓、現場觀眾進行了探討。

作為近十年來半導體行業(yè)最火爆、影響最深遠的技術，Chiplet 在本質上是一種互聯方式。在微觀層面，當開發(fā)人員將大芯片分割為多個芯粒單元后，假如不能有效的連接起來，Chiplet 也就無從談起。在片間和集群間層面，互聯之于 Chiplet，則如同網絡之于電子設備。

互聯正成為今天乃至可未來，計算的主要瓶頸。目前為業(yè)界所公認，可能突破這一瓶頸的關鍵途徑有二：「 Chiplet 」和「 網絡加速技術」。

芯片內部互聯

在芯片內部，開發(fā)人員基于 Chiplet 架構將功能單元進行 2.5D、3D 堆疊，以實現芯片功能擴展與整體面積的增長；通過 3DIC 技術，可以在立體維度拉近如存儲和計算等功能單元的物理距離，再將不同的互聯單元集成到一個芯片里，進一步提高芯粒間的傳輸效率；Chiplet 與異構計算的組合，則能將如 CPU 和 GPU 等不同功能單元集合在一起，最大化芯片能效，經由單個模塊的迭代滿足芯片快速迭代和定制化的需求；最后，基于存算一體化技術，能突破存儲墻，進一步降低存儲系統功耗。

目前，Chiplet 和互聯芯粒的組合已在英特爾、AMD 等頭部企業(yè)投入應用并進入量產階段。隨著先進封裝工藝、半導體技術的不斷發(fā)展，未來的芯片結構將會變得更加復雜，進一步增加對片內互聯技術的依賴。

奇異摩爾團隊擁有深厚的 Chiplet 與互聯領域經驗，基于 Chiplet 和網絡加速底層技術，推出了2.5D interposer、 2.5D IO Die、3D Base Die 系列片內通用互聯芯粒產品，以幫助客戶打造一套完整的基于互聯產品解決方案，讓客戶可以專注于功能、計算和算法本身，更快的制造出所需的芯片產品。

芯片間互聯

系統層面，由于今天的數據中心已逐漸發(fā)展為千卡、萬卡級聯?；ヂ撎魬?zhàn)也隨之而來：在這種龐大系統中，如何讓多個 GPU 像一個 GPU 一樣高效工作？答案是 Chip to Chip direct 技術。

以 NV link、NV Switch 為代表的 Chip to Chip direct 產品，具有極高的互聯性能，為英偉達的 AI 帝國打造了堅實的行業(yè)壁壘。然而，廣大的市場需要更加通用化的產品進行大規(guī)模的普及，奇異摩爾全系列「 UCIe 標準 Die2Die IP: Kiwi-Link」的問世，將有力填補國內乃至全球通用 Chip-to-Chip 的行業(yè)缺口，Kiwi-Link 支持新近發(fā)布的 UCIe1.1 標準，也全面支持從 4G 到 32G 速率和多種協議、先進封裝和標準封裝方案。

系統間互聯

此外，隨著級聯時代的到來，傳統 TCP/IP、以太網均遭遇了帶寬瓶頸，Cluster 內的傳輸效率也成為了新的挑戰(zhàn)。目前，英偉達為代表的 RDMA 和 infiniband 可以實現 40 倍以上的以太網傳輸速率，相比 TCP/IP，延時僅約 1%。

但同時，更被廣泛關注的技術方向是基于RoCE v2的RDMA部署，其可以提供與 infiniband 非常接近的性能，同時成本和功耗僅有幾分之一，并更具通用性，被視為多家巨頭聯合打破英偉達互聯技術壟斷的方式。

在 2023 中國臨港國際半導體大會主論壇上，魏少軍教授也再次強調了通用通用性的意義。魏教授表示，在 AI 訓練中，通用性的芯片適用于多種場景，使用通用芯片訓練大模型會帶來明顯的便利性?！拔覀兘洺Ｖv，通用為王，在 AI 芯片也得到了再次體現?！蓖ㄓ眯缘膬?yōu)勢在互聯芯粒上也同樣具備戰(zhàn)略性的價值與意義。

Chiplet 與互聯生態(tài)

Chiplet 發(fā)展十幾年來，已逐漸從局限于 AMD、英特爾等大廠內的專用技術，演變?yōu)榭梢詮V泛應用與多種場景、多樣化產品的通用技術。作為一項復雜的系統工程，Chiplet產業(yè)鏈極長，其復雜性也使其很難局限于單一企業(yè)。未來，一個 Chiplet 產品的落地，會涉及到多方的芯粒的整合，從而需要全產業(yè)鏈的開放與分工協作。很多在 SoC 時代無法預見的難題與挑戰(zhàn)，未來需要多家企業(yè)的配合與攜手迎戰(zhàn)。

比如，Chiplet 的結構會導致物理效應敏感，尤其是“熱”方面。芯瑞微常務副總裁徐剛表示，“熱效應”是他們的主要的切入點。由于各個單 die 模式很多，對應不同功耗，芯瑞微希望通過熱電路仿真，進行不同芯粒單元不同功耗的預測，解決 Chiplet 的散熱痛點。

?？|指出，物理效應的影響涉及整個系統，涵蓋了從設計、軟件到最終實現的一系列問題?；ヂ撔玖Ｗ鳛橄到y的工作負載調度者，在不同的工作負載下，會引發(fā)不同的熱量、應力、功耗等一系列相關挑戰(zhàn)。并且，與 SoC 不同，在 Chiplet 中，芯粒需要協同工作，需要進行預先仿真以預測不同工作負載下的熱分布響應。產品公司需要更緊密地與封裝廠合作，以逆向推導工作負載分布的規(guī)劃。

芯原芯片定制事業(yè)部封裝工程副總裁陳銀龍也分享了對 Chiplet 賽道未來的展望：“我們計劃構建一個開放式的 Chiplet 方案，將自身和第三方合作伙伴如奇異摩爾的芯粒整合在一起，由芯和、芯瑞微等合作伙伴進行仿真，再將完整方案交給國內封測廠制作，最終交付給客戶?！?/p>

奇異摩爾作為國內乃至全球較早聚焦于互聯芯粒的企業(yè)，致力于從互聯層面解決復雜芯片內部的通信挑戰(zhàn)。奇異摩爾希望能通過自身的互聯技術優(yōu)勢和 Chiplet 產業(yè)鏈資源，研發(fā)出更具通用化的互聯芯粒產品解決方案，以符合更多客戶的需求，從互聯層面簡化芯片設計，協助行業(yè)從單兵作戰(zhàn)向半開放和全面開放的 Chiplet 賽道演進。奇異摩爾堅信，在多方行業(yè)合作伙伴的共同努力下，Chiplet 賽道會愈發(fā)成熟、繁榮。