我国首个原生Chiplet技术标准发布

这是我国首个原生Chiplet技术标准,关于我国集成电路工业延续“摩尔定律”,打破先进制程工艺约束具有重要意义。

这是我国首个原生Chiplet技能规范,关于我国集成电路工业连续“摩尔定律”,打破先进制程工艺约束具有重要含义。

记者从12月16日举办的“第二届我国互连技能与工业大会”上获悉,首个由我国集成电路范畴相关企业和专家一起主导拟定的《小芯片接口总线技能要求》集体规范正式经过工信部我国电子工业规范化技能协会的审定并发布。据悉,这是我国首个原生Chiplet技能规范,关于我国集成电路工业连续“摩尔定律”,打破先进制程工艺约束具有重要含义。此外,大会同步介绍了《微电子芯片光互连接口技能》规范,这也是国际上3大CPO(Co-Packaged Optics)规范之一。本届大会由我国核算机互连技能联盟(CCITA)、我国电子技能规范化研讨院(CESI)、我国电子工业规范化技能协会(CESA)以及无锡市工信局、无锡市锡山区政府一起主办。

Chiplet构建摩尔定律新机遇

Chiplet通常被翻译为“芯粒”或“小芯片”,它是体系级芯片(SoC)集成开展到后摩尔年代后,继续进步集成度和芯片算力的重要途径。经过芯粒技能或将能够弥补现在芯片制作方面先进制程技能落后的缺点,为国内半导体工业链带来新机遇。小芯片技能是将满意特定功用的裸片经过die-to-die 内部互连技能,完成具有更多功用或更高性能的芯片。在当前技能进展下,Chiplet计划能够完成芯片规划复杂度及规划本钱的下降。Chiplet的运用也将大幅进步大型芯片良率,一起下降芯片制作本钱。

近几年,跟着 AMD、英特尔、台积电、英伟达等国际芯片巨子纷繁入局Chiplet,参加进来的企业越来越多,规划样本也越来越多,开发本钱下降,加快了Chiplet技能生态的开展。据Omdia报告,到2024年,Chiplet的商场规划将达到58亿美元,2035年超过570亿美元,Chiplet的全球商场规划将迎来快速增长。

近年来,跟着集成电路先进制程工艺的打破,芯片制程工艺逐渐升级。以先进工艺节点处于干流使用时期的规划本钱为例,工艺节点为28nm时,单颗芯片规划本钱约为0.41亿美元,而工艺节点为7nm时,规划本钱快速提高至2.22亿美元。即便先进制程工艺规划本钱大幅下降,相较同一使用时期的上一代先进工艺节点仍存在显著增加。此外,规划复杂度的提高也将对芯片良率产生影响,间接进步了全体制作本钱。而Chiplet计划将大芯片分为多个小芯片,单位面积较小,相对而言良率会有所提高,然后能够有用下降制作本钱。

Chiplet技能重塑半导体工业链

传统由一家芯片规划公司主导的集成电路规划流程,将在chiplet技能的影响下重构为由多个芯片规划公司首要规划小芯片,终究经过先进封装技能和相关的EDA技能,变成一颗大芯片的规划流程,因而终究将引起集成电路规划职业的变革。比较SoC封装,Chiplet架构芯片的制作需求多个小芯片,单个小芯片的失效会导致整个芯片的失效,这要求封测公司进行更多数量的测试以削减失效芯片带来的丢失。并且,Chiplet技能自身就是一种封装理念,关于封装工业的推进不言而喻。

在集成电路规划和制作环节,我国和国际顶尖水平距离较大,特别是在制作范畴最为单薄,而封测环节是我国集成电路最强的环节。近年来,国内封测龙头企业经过自主研制和并购重组,在先进封装范畴正逐渐缩小同国际先进企业的技能距离。我国封测企业在集成电路国际商场分工中已有了较强的商场竞赛力。依据ittbank数据,2021年全球营收前十大封测厂商排名中,有三家企业位于我国大陆,分别为长电科技、通富微电和华天科技。

长电科技总部副总裁、我国区研制总经理林耀剑在第二届我国互连技能与工业大会的主题报告中指出,因为受限于高端设备和资料的才能,以Chiplet方法解决逻辑芯片与存储芯片的封装集成工艺越来越重要。长电科技早期的2.5D和扇出型技能堆集和研制量产经历,结合国内10多年的完整fcBGA技能和量产经历,关于后续的深入创新开发和客户的合作开发有极大帮助。

Chiplet技能为什么需求规范

工业开展,规范先行。Chiplet作为一种互连技能,愈加依靠于规范的制订,而国内Chiplet互连技能规范化的短缺则成为Chiplet广泛使用的最大障碍。

据了解,根据Chiplet架构进行芯片规划到现在为止,国际上尚无一致规范,因为该技能的门槛较高,如果自己悉数完结规划,需求芯片厂商从芯片全体的架构规划、到其中并行或许串行物理层接口、甚至先进封装才能悉数具有,现在仅有具有这些才能的厂商是intel公司;在我国,现在具有这种全体才能的芯片厂商极少,大多数芯片厂商仍是依靠芯片IP厂商供给并行物理层或许串行物理层IP,台积电供给先进封装才能(如CoWos等封装技能),因而首要需求构成完整的、面向Chiplet架构规划芯片的社会分工,但在这方面现在我国的状况还不太理想,如现在只有2-3家IP厂商能够为体系芯片厂商供给高速串行物理层IP,而串行物理层IP在某些场景如C2C(核算die-核算die互连)存在延时较大的弊端,至于高带宽密度的并行物理层IP则能够供给的厂商更少,在根据并行物理层规划Chiplet架构的芯片时,因为在极端狭小空间中高速信号的数目太多,因而信号完整性问题引起的应战更大;别的一方面,根据Chiplet架构的芯片激烈依靠于先进封装技能,但我国在先进封装技能方面如高密度的基板/interposer规划、大尺寸的基板资料、小尺寸bump方面都还比较单薄,因而短期看,规划Chiplet架构的芯片或许仍是需求依靠国外厂商的先进封装技能,但从久远开展看有必要提早打开相应的研讨工作,面向Chiplet使用场景,研讨和开发高性能的串行/并行物理层技能以及相应的先进封装技能。

在构成环绕Chiplet规划的广泛规划分工基础之上,构成Chiplet规范则愈加重要,因为我国绝大多数芯片厂商并不能自行完结根据Chiplet架构的芯片规划和制作闭环,在构成广泛的规划分工之后,就必须有一个规范,以规则规划分工中的各种部件如各种不同的功用die的规范和各种接口通信约束条件,在每一个规划链条节点上推进构成多家技能供货商,构成良性竞赛,把整个商场做大,使SOC体系厂商有充沛的挑选空间,防止构成商业垄断,终究阻碍Chiplet技能和生态的开展壮大。

据我国核算机互连技能联盟CCITA秘书长郝沁汾介绍,早在2020年8月,中科院核算所牵头成立了我国核算机互连技能联盟(CCITA),要点环绕Chiplet小芯片和微电子芯片光I/O成立了2个规范工作组,并于2021年6月在工信部我国电子工业规范化技能协会立项了2项集体规范。小芯片接口规范拟定,现在集结了国内工业链上下游六十多家单位一起参与研讨。

我国电子技能规范化研讨院负责人表示,小芯片技能规范体系的树立,有助于职业的规范化、规范化开展,为赋能集成电路工业打破先进制程约束要素,提高我国集成电路工业综合竞赛力,加快工业进程开展供给指导和支撑。

Chiplet国内外规范生态共建

跟着Chiplet技能的逐步开展,来自不同厂商的芯粒之间的互连需求继续提高。在2021年6月,由我国核算机互连技能联盟(CCITA)牵头,联合国内数十家家企业和科研院所,在工信部我国电子工业规范化技能协会立项了《小芯片接口总线技能》《微电子芯片光互连接口技能》两项集体规范。2022年12月,这两项规范在第二届我国互连技能与工业大会上正式对外发布,进一步盯梢前沿IT互连技能,结合我国技能开展和使用现状,拟定和使用核算机体系芯片内、芯片间、体系间互连技能的协议规范和规范。《小芯片接口总线技能要求》 这项规范描绘了CPU、GPU、人工智能芯片、网络处理器和网络交换芯片等使用场景的小芯片接口总线(Chiplet)技能要求,包含总体概述、接口要求、链路层、适配层、物理层和封装要求等,以灵活应对不同的使用场景、适配不同才能的技能供货商,经过对链路层、适配层、物理层的详细定义,完成在小芯片之间的互连互通,并统筹了PCIe等现有协议的支撑,列出了对封装方法的要求。小芯片规划不但能够使用国际先进封装方法,比如CoWoS,也能够充沛利用国内封装技能堆集,完成一种或许几种本钱低廉、要点针对 Chiplet芯片架构、能够覆盖 80%以上使用场景的先进封装手段。

与此一起,2022年3月份由Intel、AMD、ARM、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta 和微软等公司联合建议成立了UCIe,即Universal Chiplet Interconnect Express,其首要意图是一致Chiplet(芯粒)之间的互连接口规范。UCIe,通用芯粒高速互连规范,能够经过高带宽、低推迟的互连协议,供给芯片之间的高效互连和无缝互操作,以满意云、网、边、端等各类设备对算力、存储和异构互连不断增长的需求。一起,UCIe在对芯片功耗和本钱进行充沛优化的基础上,还供给了多种的封装技能。

无论是国内主导树立的CCTIA,仍是国外厂商牵头发起的UCIe,其意图都是打造更全面、更敞开的Chiplet生态体系。我国核算机互连技能联盟(CCITA)秘书长,我国小芯片规范的首要建议人和起草人郝沁汾,在谈到我国发布的小芯片相关技能规范时指出:我国的小芯片规范是敞开的,从规范的协议到参阅完成都是敞开的,完成参阅规划所需的技能细节,咱们都能够在规范协议中找得到。咱们将环绕这样一套原生的技能规范,进一步完善规范内容,开发相应的参阅规划,并孵化相应的企业,以推进我国集成电路职业环绕Chiplet技能构成愈加广泛的社会分工。一起CCITA已经在考虑和Intel UCIe在物理层上兼容,以下降IP厂商支撑多种chiplet规范的本钱。

我国首个原生Chiplet技术标准发布

(图为:中科院核算所研讨员/博导,国科大教授,中科院核算所互连技能实验室主任,2022年国家要点研制计划首席科学家,我国核算机互连技能联盟(CCITA)秘书长,无锡芯光互连技能研讨院院长、无锡芯光集成电路互连技能工业服务中心主任郝沁汾)

CCITA落地无锡推进Chiplet技能开发与使用

跟着Chiplet小芯片技能的开展以及国产化代替进程的加快,在先进制程受到国外约束状况下,Chiplet为国产代替拓荒了新思路,也将极大程度地推进我国集成电路工业的开展。无锡,作为我国集成电路制作和封测工业的一线城市,2021年无锡集成电路工业营收超1700亿元,同比增幅27%,5年年均增速达到17.5%,工业规划仅次于上海,位居全国第二、江苏第一。

2022年1月,作为小芯片技能规范的牵头与建议单位,我国核算机互连技能联盟CCITA凝集国内80余家联盟会员单位资源,在无锡市政府和CCITA的一起努力下,无锡芯光集成电路互连技能工业服务中心正式揭牌,并作为CCITA仅有官方运营单位落地无锡,一起成立了无锡芯光互连技能研讨院以推进环绕规范打开后摩尔年代的技能与工业推进,这对无锡乃至全国集成电路工业开展具有里程碑含义。

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