USR聯(lián)盟：促成一個(gè)開放的多芯片模塊生態(tài)系統(tǒng)

作者：Marvell公司系統(tǒng)架構(gòu)師Gidi Navon

為了適應(yīng)不斷提高的帶寬需求、設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、新工藝的出現(xiàn)以及多學(xué)科技術(shù)的整合等要求，半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷指數(shù)性增長和更加快速的變化，所有這些又都是在越來越短的開發(fā)周期和越來越激烈的競爭背景下發(fā)生的。在軟件和硬件等技術(shù)驅(qū)動的其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，正在通過建立一系列開放的聯(lián)盟和開放的標(biāo)準(zhǔn)來解決類似的挑戰(zhàn)。本文并不想在此列出所有開放式聯(lián)盟的名字，開放式計(jì)算項(xiàng)目（Open Compute Project）、開放式數(shù)據(jù)路徑（Open Data Path）和Linux基金會等只是其中一些最突出的例子。但目前還有一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域沒有采納這種開放式的合作，這就是多芯片模塊（MCM），它是將多個(gè)半導(dǎo)體晶片封裝在一起，從而在一個(gè)單一封裝中能夠創(chuàng)建一個(gè)完整的系統(tǒng)。

MCM的概念已經(jīng)在業(yè)界存在了一段時(shí)間，這種方式具有多種技術(shù)和市場方面的優(yōu)勢，其中包括：

?更高的良率 --- 通過將硅片分割成多個(gè)晶片，而不是構(gòu)建低良率、高成本（甚至有時(shí)無法制造）的大型單一芯片，可以顯著提高每個(gè)組件乃至整體解決方案的良率。更高的良率最終轉(zhuǎn)化為成本的降低。

?優(yōu)化的工藝 --- 最終的MCM產(chǎn)品是由采用不同制造工藝的混合匹配（mix-and-match）單元構(gòu)成，因而可以針對具有相似特性的特定IP模塊進(jìn)行工藝優(yōu)化。

?多個(gè)制造工廠---可以利用具有獨(dú)特功能的不同生產(chǎn)線來創(chuàng)建特定產(chǎn)品。

?產(chǎn)品種類--- 通過組合不同數(shù)量和類型的器件可以輕松地創(chuàng)建新產(chǎn)品，從而形成創(chuàng)新和成本優(yōu)化的MCM。

?縮短產(chǎn)品開發(fā)周期--- 每個(gè)晶片都可以獨(dú)立升級，這樣可以很容易地增強(qiáng)新產(chǎn)品的功能和/或糾正特定晶片內(nèi)問題的能力。例如，可以給新產(chǎn)品集成全新的I/O接口，而無需重新設(shè)計(jì)和改變解決方案中那些能夠穩(wěn)定運(yùn)行的部分，從而避免浪費(fèi)時(shí)間和金錢。

?規(guī)模經(jīng)濟(jì)--- 每種晶片都可以在多種應(yīng)用和產(chǎn)品中重復(fù)使用，從而能夠提高量產(chǎn)的批量和良率，進(jìn)而提高產(chǎn)品開發(fā)投入的總體回報(bào)。

將較大的半導(dǎo)體器件細(xì)分為多個(gè)小晶片并將它們安裝在MCM上，這已經(jīng)成為印刷電路板（PCB）中新的趨勢，這種MCM具有更小的占位面積，更低的功耗，更高的性能和更多擴(kuò)展的功能。

現(xiàn)在，我們可以想象一下，上面列出的優(yōu)勢并不局限于某個(gè)芯片供應(yīng)商，而是可以由整個(gè)行業(yè)共享。通過開放和規(guī)范化晶片之間的接口，就能夠引入一個(gè)真正的開放平臺，在此平臺下，來自不同公司，且具有各自技術(shù)專長的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，就能夠創(chuàng)造超出任何一個(gè)單打獨(dú)斗的公司所能及的各種新產(chǎn)品。

這正是USR聯(lián)盟所要倡導(dǎo)實(shí)施的所在。USR聯(lián)盟已經(jīng)定義了超短距離（USR）鏈路，針對單一封裝中所含組件之間的非常短距離通信進(jìn)行了優(yōu)化?，F(xiàn)有的跨越封裝邊界和連接器的超短距離（VSR）PHY需要面對一些不屬于封裝內(nèi)部的技術(shù)挑戰(zhàn)，而USR鏈路則可以提供更高的帶寬，更低的功耗和更小的芯片尺寸。此外，USR PHY是基于多線差分信號傳輸技術(shù)，專門針對MCM環(huán)境而進(jìn)行了優(yōu)化。

有很多應(yīng)用都可以通過USR鏈路實(shí)施，例如CPU、交換機(jī)和路由器、FPGA、DSP、模擬組件和各種長距離電光接口等等。

圖1: 一種可能的MCM布線實(shí)例

作為USR聯(lián)盟的一個(gè)積極推動者，Marvell公司正在努力建造一個(gè)關(guān)于互操作組件、互連、協(xié)議和軟件的生態(tài)系統(tǒng)，以幫助半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為市場帶來更多的價(jià)值。USR聯(lián)盟正在與業(yè)界和其他標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織合作，共同創(chuàng)建PHY、MAC和軟件標(biāo)準(zhǔn)以及互操作性協(xié)議，同時(shí)為了確保廣泛的互操作性，也在推動開發(fā)關(guān)于USR應(yīng)用（包括認(rèn)證計(jì)劃）的完整生態(tài)系統(tǒng)。