為什么選擇將AMBA CHI用于芯粒呢？

Arm 執(zhí)行副總裁兼首席架構師 Richard Grisenthwaite 曾在一篇博客中表示，Arm 正攜手生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴就芯粒的標準化展開協(xié)作，從而推動該市場的蓬勃發(fā)展。專門針對于芯粒的全新 AMBA CHI C2C 規(guī)范是此次生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作的一項重要工作。

AMBA 的源起

近 30 年來，AMBA 一直是半導體設計行業(yè)基礎的開放的規(guī)范，它本質上是一組架構規(guī)范，定義了芯片中連接各組件的接口和協(xié)議。因此，如果 CPU 想要在內存中加載或存儲數(shù)據(jù)，就要使用 AMBA 與內存控制器進行通信。在人工智能 (AI) 時代，如果特定 AI 工作負載需要加速，就需要各種分布的處理元件（如 CPU、GPU 或 NPU）通過 AMBA 接口來交換數(shù)據(jù)和同步信息。

AMBA 可滿足不同行業(yè)芯片的功耗、性能和面積的要求。這為半導體設計提供了完整的一整套成熟的，可兼容的，并且已被證明能夠輕松實現(xiàn)復用和集成的解決方案。不但降低技術風險和成本，而且大幅加速了產(chǎn)品上市進程。

AMBA 的成功離不開和生態(tài)系統(tǒng)中不同行業(yè)合作伙伴的廣泛協(xié)作。這推動了 AMBA 從簡單的低帶寬協(xié)議 AHB 和 APB，發(fā)展到更高性能的 AXI 協(xié)議。最近，超高性能系統(tǒng)以及通過龐大的網(wǎng)絡來集成各種處理器、加速器的系統(tǒng)紛紛開始采用 CHI 協(xié)議。迄今，全球有數(shù)十億芯片采用了 AMBA 規(guī)范來進行芯片設計。

圖：關鍵 AMBA 規(guī)范

現(xiàn)在，我們通過 CHI C2C 協(xié)議將 AMBA 擴展到芯粒市場。這不僅代表了 AMBA 新的發(fā)展方向，同時協(xié)議的重大變革將帶來更加廣闊的行業(yè)應用。CHI C2C 協(xié)議對于芯粒市場至關重要，因為 Arm 與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴通力合作推出一個合適的基礎標準規(guī)范，將賦能各種計算系統(tǒng)能夠使用芯粒方式來設計芯片，避免碎片化的風險。

為什么選擇將 AMBA CHI 用于芯粒？

AMBA CHI C2C 規(guī)范利用現(xiàn)有的單芯片 CHI 協(xié)議定義了數(shù)據(jù)的封裝格式，使數(shù)據(jù)能夠通過芯粒間鏈路進行傳輸。因為在一個單芯片中是通過 AMBA 來連接不同的組件，所以下一步自然就是借助 CHI C2C 規(guī)范來連接多個芯粒。

通過開發(fā) CHI C2C，我們有效地利用了現(xiàn)有片上 AMBA CHI 規(guī)范的很多特性。CHI C2C 傳承了現(xiàn)有的片上協(xié)議，可避免不兼容的問題。支持跨芯粒使用現(xiàn)有 AMBA 規(guī)范中的相同 Arm 架構特性，比如用于機密計算的機密領域 (realm) 管理。CHI C2C 也不涉及復雜的數(shù)據(jù)封裝和解封裝，從而最大限度減少了數(shù)據(jù)傳輸延遲。除了現(xiàn)有 AMBA 在片上設計，我們預計 CHI C2C 規(guī)范在集成大量處理器和加速器的高性能芯片設計中同樣會得到廣泛應用。

CHI C2C 滿足了市場對定制芯片日益增長的需求，非常適合那些希望通過芯粒方式來設計芯片的合作伙伴。利用來自不同供應商的不同芯粒，CHI C2C 保證通過一個統(tǒng)一的接口來確保芯粒之間的互操作性。CHI C2C 也非常適用于 AI 加速芯粒的設計。

多年來，Arm 與 NVIDIA 密切合作應對互操作性的挑戰(zhàn)，實現(xiàn) AI 異構計算性能的突破，為 CHI C2C 規(guī)范的定義打下扎實基礎，基于 Arm 架構的系統(tǒng)級芯片 (SoC) 不但可以安全地連接不同的加速芯粒，而且芯粒間還可以支持 Cache 一致性。

通常晶粒間 (Die-to-Die) 互聯(lián)分為三層：協(xié)議層、適配層和物理層。CHI C2C 遵循該分層架構并且位于協(xié)議層，并且兼容芯?；ヂ?lián)標準 UCIe 等第三方行業(yè)標準。UCIe 對于 CHI C2C 也尤為重要，因為它有助于標準化多芯粒系統(tǒng)中的物理層連接，并賦能來自不同供應商采用不同工藝芯粒的互操作性。事實上，CHI C2C與UCIe是完美的互補關系，CHI C2C 通過 UCIe 流接口進行數(shù)據(jù)傳輸。

與此同時，我們也仍在努力實現(xiàn)開放的 AMBA AXI C2C 規(guī)范，以供已經(jīng)使用了 AMBA AXI 規(guī)范進行芯片設計的合作伙伴使用，屆時使 AXI C2C 和 CHI C2C 互相一致及芯粒的可互操作性是非常關鍵的。

真正的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作

AMBA CHI C2C 規(guī)范的發(fā)布離不開 Arteris、楷登電子 (Cadence)、富士通 (Fujitsu)、英特爾代工 (Intel Foundry)、NVIDIA、Rambus、中興微電子 (Sanechips)、西門子 EDA、SiPearl 和新思科技 (Synopsys) 等眾多行業(yè)合作伙伴的廣泛協(xié)作。正是這樣欣欣向榮的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作讓 AMBA 煥發(fā)活力，鑄就成功。

為新一代芯片夯實根基

半導體行業(yè)大力擁抱芯粒來設計芯片，現(xiàn)在正是將 AMBA 從單個片上設計擴展至多芯片的好時機。AMBA 在過去 30 年里蓬勃發(fā)展，我們也將繼續(xù)秉承開放、廣泛的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作，致力于將 AMBA CHI C2C 作為新一代芯片設計的基礎。

一直以來，Arm 積極評估新興市場，并在恰當時機提供合適的系統(tǒng)架構標準，以便讓基于 AMBA 規(guī)范設計的芯片在行業(yè)內實現(xiàn)大規(guī)模部署。我們希望 CHI C2C 在芯粒市場同樣也獲得巨大的成功。

CHI C2C 規(guī)范遵循現(xiàn)有的 AMBA 授權許可模式，意即免費提供、免權利金且架構中立，并具有廣泛和永久的實施權。換言之，這個規(guī)范為芯粒市場量身定做，必將得到廣泛采用。

我們預計 AMBA CHI C2C 規(guī)范將應用于各個細分市場和不同的應用領域，并將首先應用于高性能的基礎設施芯片設計中，然后迅速擴展到汽車行業(yè)。我們期待繼續(xù)圍繞 AMBA CHI C2C 與各方展開廣泛合作，以促進半導體行業(yè)更快、更好地構建創(chuàng)新的芯粒設計解決方案。

審核編輯：劉清