一年前，Semiconductor Engineering 舉辦了第一次圓桌會(huì)議，以了解小芯片行業(yè)的真實(shí)狀況。在那次活動(dòng)中，有人表示，沒(méi)有小芯片在最初不打算的設(shè)計(jì)中重復(fù)使用過(guò)。過(guò)去一年發(fā)生了多大變化？去年回歸的有 Marvell 技術(shù)副總裁 Mark Kuemerle;Alphawave Semi 產(chǎn)品營(yíng)銷和管理副總裁 Letizia Giuliano;是德科技 HSD 部門負(fù)責(zé)人 Hee-Soo Lee;Cadence 計(jì)算解決方案事業(yè)部高級(jí)產(chǎn)品組總監(jiān) Mick Posner;以及新思科技多芯片戰(zhàn)略解決方案集團(tuán)的產(chǎn)品管理總監(jiān) Rob Kruger。以下是今年設(shè)計(jì)自動(dòng)化會(huì)議上舉行的圓桌討論的摘錄。

SE：去年這個(gè)時(shí)候，一個(gè)類似的專家小組表示，小芯片面臨許多障礙，而且尚未實(shí)現(xiàn)重用。有很多問(wèn)題需要解決，也有很多障礙需要克服。同樣明顯的是，甚至沒(méi)有確定所有障礙，當(dāng)然也沒(méi)有就如何解決這些障礙達(dá)成共識(shí)。過(guò)去一年取得了多大的進(jìn)展，我們是否更清楚前進(jìn)的道路？為什么我今天不能買到小芯片？

Kuemerle：多年來(lái)，我一直是小芯片的粉絲，基本上是從運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的。當(dāng) Marvell 開(kāi)始參與其中時(shí)，我們?cè)O(shè)想了這個(gè)宏偉的想法，即我們能夠在公開(kāi)市場(chǎng)上采購(gòu)小芯片來(lái)執(zhí)行任何給定的功能。我們將能夠定義允許它們一起通信的接口和協(xié)議層。我們完全錯(cuò)了。重要的是，我們有這種大膽的動(dòng)力，因?yàn)樗仁刮覀內(nèi)ヅ宄绾伍_(kāi)始球滾動(dòng)。但是，通過(guò)實(shí)施許多具有多個(gè)芯片和小芯片的系統(tǒng)，我們了解到，通過(guò) 2.5D 集成策略，我們可以從對(duì)齊的角度規(guī)劃精確到微米的設(shè)計(jì)。除此之外，我們還必須進(jìn)行規(guī)劃，以便下一層能夠以最有效的方式在小芯片之間進(jìn)行有效通信。如果您真的想優(yōu)化系統(tǒng)，它們往往是定制系統(tǒng)。但是，我確實(shí)想添加一個(gè)我在過(guò)去幾年中看到的變化。這些年來(lái)，我說(shuō)小芯片是搖狗的尾巴。這個(gè)想法是小芯片正在定義系統(tǒng)的其余部分。如果我們有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)小芯片，它執(zhí)行多人想要的標(biāo)準(zhǔn)功能，那么該系統(tǒng)可以圍繞該小芯片進(jìn)行定義。我們可以在將每個(gè)人匹配到微米的情況下實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，因?yàn)橄到y(tǒng)的其余部分是圍繞它構(gòu)建的。我們正處于這個(gè)漸進(jìn)式的嬰兒步驟，我們開(kāi)始達(dá)到小芯片可用于多個(gè)項(xiàng)目的地步。但這并不意味著我們可以只拿兩個(gè)小芯片并將它們插入在一起。雖然我們可以擁有獨(dú)立的小芯片，但膠水必須非常定制才能使這些小芯片協(xié)同工作。我們走得更遠(yuǎn)，但我們還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)開(kāi)放的社區(qū)、開(kāi)放的市場(chǎng)理念。

朱利亞諾：你問(wèn)你什么時(shí)候可以買到小芯片。實(shí)際上，我們?cè)谠O(shè)計(jì)自動(dòng)化會(huì)議上展示了一個(gè)小芯片。我們自己的標(biāo)準(zhǔn)小芯片。我們?cè)儐?wèn)業(yè)界今天是否有一種方法可以分解系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的方法是分離 I/O。這是因?yàn)樗鼈兎浅?biāo)準(zhǔn)化。連接性無(wú)處不在，幾乎每個(gè)設(shè)備都有相同的接口，可以連接到世界其他地方——以太網(wǎng)、PCI Express。這是捕獲系統(tǒng)并標(biāo)準(zhǔn)化我們對(duì)芯片進(jìn)行 I/O 的自然方式。我們通過(guò)大量投資做到了這一點(diǎn)，但這也是對(duì)將系統(tǒng)劃分為小芯片的營(yíng)銷需求的回應(yīng)。您是正確的，我們圍繞可用的小芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。一旦人們看到小芯片可用并決定使用它，他們就會(huì)開(kāi)始根據(jù)您擁有的內(nèi)容來(lái)組織系統(tǒng)?，F(xiàn)在，我們正在圍繞該 I/O 小芯片創(chuàng)造動(dòng)力。我承認(rèn)存在一些問(wèn)題。絕對(duì)。缺少很多標(biāo)準(zhǔn)化。世界還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化接口的設(shè)計(jì)。我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)化中缺少許多層面。我們確實(shí)有一些關(guān)于 UCIe 的東西，但它缺少一些重要的部分。協(xié)議層沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化。這是一個(gè)很大的差距。在外形標(biāo)準(zhǔn)化方面，我們還有其他層次。但我們是先驅(qū)者。我們正在努力確保我們解決問(wèn)題，并且我們已經(jīng)開(kāi)始構(gòu)建解決方案，以便人們可以圍繞它們進(jìn)行構(gòu)建。

SE：這足以讓像 Marvell 這樣的公司購(gòu)買您的小芯片嗎？

Kuemerle：這要看情況。您當(dāng)然可以獲得第一學(xué)位，其中您有一個(gè)可用的小芯片。您與提供者交談，并確定這是否適合您試圖解決的難題。我們努力解決的一件事是，擴(kuò)展技術(shù)正在放緩，但我們的客戶并沒(méi)有放慢他們盡可能多地從技術(shù)中獲得收益的需求。平面圖越來(lái)越大。這些平面圖越大，它們就越復(fù)雜，并且就越難將您在公開(kāi)市場(chǎng)上找到的給定小芯片安裝到日益復(fù)雜的設(shè)備中。我們發(fā)現(xiàn)很多時(shí)候，您確實(shí)必須為一些最復(fù)雜的應(yīng)用制作定制小芯片。如果你要做一些更簡(jiǎn)單的東西，只需要 64 個(gè) 112 gig SerDes 的通道，那可能更有意義。也許你可以從公開(kāi)市場(chǎng)上購(gòu)買一些東西，因?yàn)閺慕ㄖ慕嵌葋?lái)看，你有更多的自由度來(lái)將這些部分組合在一起。如果您正在建造一個(gè)非常大的樂(lè)高房子，您可能需要特制的樂(lè)高積木，使其看起來(lái)漂亮并完美地組合在一起。然而，如果你只是想把一些輪子放在一起，做一個(gè)看起來(lái)像汽車的東西，你可能可以做到。有不同級(jí)別的集成，這對(duì)您可以在哪里使用它們產(chǎn)生了影響。

朱利亞諾：沒(méi)有一種解決方案適合所有人。它需要針對(duì)特定的應(yīng)用程序或用例進(jìn)行定制。

波斯納：兩年前，我做了一個(gè)預(yù)測(cè)。我說(shuō)過(guò)小芯片市場(chǎng)還需要 10 年的時(shí)間。按照這個(gè)計(jì)算，我們還有 8 年的時(shí)間。并不是說(shuō)一切都停滯不前。已經(jīng)取得了進(jìn)展，我相信這在幾個(gè)領(lǐng)域取得了進(jìn)展。首先，讓我們區(qū)分一下。多芯片已經(jīng)成熟了很多。這是可以理解的。幾年前，它仍然是一個(gè)有遠(yuǎn)見(jiàn)的銷售。當(dāng)您的設(shè)計(jì)規(guī)模增加時(shí)，您可以擴(kuò)展包嗎？不，但現(xiàn)在已經(jīng)嘗試過(guò)了。圍繞它的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開(kāi)始成熟。UCIe 已經(jīng)成熟。Arm 引入了小芯片系統(tǒng)架構(gòu)，這解決了更多的難題。然后，生態(tài)系統(tǒng)正在興起。一個(gè)例子是 imec 汽車小芯片計(jì)劃 （ACP）。他們從稍微不同的角度看待問(wèn)題，并解決了難題的另一部分。標(biāo)準(zhǔn)、工藝和制造的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成熟到我現(xiàn)在相信未來(lái)會(huì)有一個(gè)小芯片市場(chǎng)的地步。我們正朝著正確的方向前進(jìn)。

圖1：Chiplets：構(gòu)建SoC的新方法。來(lái)源：Cadence

SE：你還認(rèn)為還需要八年時(shí)間嗎？

波斯納：是的，用于制作。我們必須處理的另一件事是術(shù)語(yǔ)。小芯片這個(gè)詞是一個(gè)過(guò)載的功能，從一開(kāi)始我就必須向人們解釋我們的意思。最后，人們開(kāi)始明白，人們正在進(jìn)行多芯片設(shè)計(jì)的定制系統(tǒng)，他們這樣做是因?yàn)樗麄儽黄冗@樣做。然后是小芯片，您需要從第三方獲取一段 IP 并將其集成到您的系統(tǒng)中。它已經(jīng)變得非常以應(yīng)用程序/生態(tài)系統(tǒng)為中心?？紤]服務(wù)器人工智能。有特定的應(yīng)用 — I/O 分解、內(nèi)存分解。在汽車領(lǐng)域，計(jì)算從 I/O 中分解，從 AI 中分解。如果你將小芯片市場(chǎng)限制在一個(gè)特定應(yīng)用領(lǐng)域，而不是僅僅籠統(tǒng)地說(shuō)會(huì)有一個(gè)市場(chǎng)，那么它似乎會(huì)有一個(gè)較小的飛躍。

克魯格：HBM 可能是小芯片市場(chǎng)的閃亮明星，但人們想要更多。總會(huì)有定制的空間，并且希望擁有超越標(biāo)準(zhǔn)、與標(biāo)準(zhǔn)不同的東西。這總是會(huì)發(fā)生在最大的球員身上。然后你有一個(gè)具有預(yù)定義形狀的小芯片，這意味著你必須設(shè)計(jì)系統(tǒng)的其余部分來(lái)匹配。您可能沒(méi)有移動(dòng) UCI 的自由，或者您可能對(duì) PHY 的堆疊方式有其他限制。這可能是由于外形尺寸和旁邊的東西而發(fā)生的。在系統(tǒng)層面必須考慮許多方面。最終會(huì)有現(xiàn)成的小芯片。但也有定制的需求。會(huì)有一個(gè)平衡。那么問(wèn)題來(lái)了，對(duì)于商用小芯片來(lái)說(shuō)，是否有足夠大的市場(chǎng)，人們?cè)敢庠诔叽缁蚬β噬献龀鲆恍┳尣剑?/p>

李：總的來(lái)說(shuō)，我同意。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序非常重要，但您還需要生態(tài)系統(tǒng)，因?yàn)樗皇窃O(shè)計(jì)的一部分。這些小芯片來(lái)自哪里？很多 IDM 都在做小芯片，但當(dāng)我看設(shè)計(jì)本身時(shí)，它可能是小芯片風(fēng)格，但它并不完全遵循標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗麄冇凶约旱男枨?。他們有自己的制造設(shè)施，因此他們可以以類似的方式設(shè)計(jì)其他結(jié)構(gòu)，但并不完全遵循標(biāo)準(zhǔn)。這不會(huì)啟用即插即用。這就是我看到差距的地方。這需要時(shí)間。一旦你擺脫了定制驅(qū)動(dòng)的方法，轉(zhuǎn)而成為標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)的方法，包括 UCIe 和 Bunch of Wires，那么我們將看到更多的機(jī)會(huì)。但根據(jù)市場(chǎng)和技術(shù)的趨勢(shì)，這可能需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。我不是說(shuō)幾年，但要讓市場(chǎng)成熟，需要幾年的投入。在回顧過(guò)去的封裝，然后考慮小芯片的出現(xiàn)時(shí)，重要的是要考慮這與系統(tǒng)級(jí)封裝有何不同。在單個(gè)封裝中，有很多封裝技術(shù)與系統(tǒng)混合在一起。與 10 年前的情況相比，該技術(shù)更加成熟，準(zhǔn)備實(shí)施小芯片。我們現(xiàn)在有可能讓這成為現(xiàn)實(shí)。但是，我們?nèi)绾螖[脫這些界限？該行業(yè)如何從想要所有定制方式遷移到更標(biāo)準(zhǔn)化的集成方式？這是行業(yè)需要關(guān)注的地方。

在本系列討論的下一部分中，專家們將討論從需要小芯片到需要小芯片的轉(zhuǎn)變，以及生態(tài)系統(tǒng)的出現(xiàn)。