走進(jìn)奇異摩爾 調(diào)研Chiplet技術(shù)

奇異摩爾董事長(zhǎng)說(shuō)：

未來(lái)，是一個(gè)算力為贏的時(shí)代。半導(dǎo)體先進(jìn)制程面臨物理極限，摩爾定律產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益邊際逐漸失效，客戶更多從系統(tǒng)層面，而非單純從芯片角度提出產(chǎn)品需求。以Chiplet為核心技術(shù)的異構(gòu)堆疊，通過(guò)把大芯片分成面積更小的單元模塊，選擇最適合的半導(dǎo)體制程工藝，從而實(shí)現(xiàn)媲美乃至超越傳統(tǒng)SOC的性能和各項(xiàng)表現(xiàn)。例如當(dāng)下席卷全球的AIGC對(duì)話模型需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)模型和算法，耗費(fèi)大量的算力。

潤(rùn)欣科技在AIOT所需的無(wú)線連接及處理芯片、MEMS傳感器芯片的應(yīng)用設(shè)計(jì)、供應(yīng)商資源和客戶資源上有著多年的積累，與奇異摩爾的2.5D及3DIC Chiplet?異構(gòu)集成通用芯粒產(chǎn)品和專用設(shè)計(jì)平臺(tái)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。本次雙方合作的目的，是將基于各自的客戶和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，持續(xù)打造端到端定制化的Chiplet芯片設(shè)計(jì)服務(wù)平臺(tái)，提供包含ASIC定制、算法設(shè)計(jì)、行業(yè)組合方案、Chiplet封測(cè)和芯片交付，并為客戶提供多樣化的IP、功能芯粒選擇和異構(gòu)設(shè)計(jì)服務(wù)。

未來(lái)，奇異摩爾與潤(rùn)欣科技的合作將進(jìn)一步完善從芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)、芯粒組合到定制芯片量產(chǎn)交付的Chiplet產(chǎn)業(yè)生態(tài)，加速在智慧城市、汽車(chē)電子、生物穿戴等多個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)落地。

答投資者問(wèn)：

國(guó)內(nèi)Chiplet主要規(guī)劃采用什么制程？28nm堆疊能達(dá)到14nm性能嗎？

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目前階段開(kāi)始有同構(gòu)集成。國(guó)際上已經(jīng)有異構(gòu)集成CPU+GPU+NPU的Chiplet，其他功能芯片則采用次先進(jìn)工藝制程的芯粒，感存算一體屬于3DIC的Chiplet這樣的方案可以靈活堆出算力高達(dá)200tops，奇異摩爾提供base die，潤(rùn)欣提供芯粒，再加上潤(rùn)欣的軟件sdk。以目前產(chǎn)業(yè)界的設(shè)計(jì)方案為例，如高速運(yùn)動(dòng)相機(jī)需要近100tops算力，又要小型化；自動(dòng)駕駛根據(jù)場(chǎng)景不同從150t到2000t算力。

同構(gòu)或異構(gòu)堆疊在硬件效率上可以做到內(nèi)核數(shù)及效率成倍提升。

同構(gòu)

異構(gòu)

異構(gòu)芯片堆疊之后的散熱問(wèn)題怎樣？

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發(fā)熱主要是因?yàn)榇笠?guī)模數(shù)據(jù)搬運(yùn)和運(yùn)算。以前數(shù)據(jù)進(jìn)來(lái)，要做大量的數(shù)據(jù)搬運(yùn)，并且用相同的算力單元去處理它，效率特別低，就開(kāi)始發(fā)熱了。Chiplet能更好的支持?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)度的算法，就是用最合適的單元去處理數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)的部分才發(fā)熱，不產(chǎn)生多余的熱量。以前大規(guī)模SOC是同構(gòu)的，很難做到分類(lèi)處理。Chiplet是基于異構(gòu)方案加上數(shù)據(jù)調(diào)度的算法，這樣發(fā)熱少且提高了運(yùn)算的效率。

異構(gòu)堆疊包含了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳輸、計(jì)算和內(nèi)存使用，Chiplet能夠更好地支持?jǐn)?shù)據(jù)在傳感、存儲(chǔ)和計(jì)算芯片之間的調(diào)度和使用，最合適的單元去處理數(shù)據(jù)。異構(gòu)堆疊加上數(shù)據(jù)調(diào)度的算法，能夠提高運(yùn)算的效率。

什么樣的行業(yè)和產(chǎn)品應(yīng)用會(huì)需要用到Chiplet設(shè)計(jì)？

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應(yīng)用很廣泛，AI，智慧城市、自動(dòng)駕駛、智慧家居中的服務(wù)機(jī)器人。在市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展的早期，Chiplet的好處是在通用方案上關(guān)于客戶的需求做堆疊。

比如新能源車(chē)的自動(dòng)駕駛，需要OTA的更新，就是一個(gè)通用的平臺(tái)。算力可以不斷堆疊，根據(jù)客戶需求更新迭代軟件。

Chiplet在高算力芯片的應(yīng)用？

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服務(wù)器芯片已經(jīng)廣泛使用了Chiplet，例如AMD 96核產(chǎn)品，就是12顆die，每顆8個(gè)核，都是6nm。而國(guó)內(nèi)連7nm都沒(méi)法做，只能做14nm。這樣的高算力場(chǎng)景必須用Chiplet才能滿足需求。

Chiplet兩個(gè)方式，一個(gè)同構(gòu)擴(kuò)展，一個(gè)模塊化。

同構(gòu)：例如4個(gè)7nm，單顆算力30個(gè)tops，4個(gè)一堆120tops，是同構(gòu)。最多4個(gè)，超過(guò)只有系統(tǒng)性能會(huì)急劇下降。

模塊化：4個(gè)7nm，中間一個(gè)IO Die是14nm，外接4個(gè)DDR，類(lèi)似這里有AMD的Zen架構(gòu)。不同的模塊不需要都用到先進(jìn)制程，可以采用最合適的制程生產(chǎn)。芯片面積做小，高算力芯片做便宜。

不同的模塊不需要都用到先進(jìn)制程，可以采用最合適的制程生產(chǎn)。芯片面積做小，高算力芯片做便宜。

除了硬件算力，數(shù)據(jù)調(diào)度和內(nèi)存使用是關(guān)鍵，核心是軟件部分。目前是場(chǎng)景應(yīng)用的軟件比較難適配，方案比較重要。

對(duì)于RISCV的看法？

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更有靈活性，更友好，更可以擴(kuò)展，整個(gè)產(chǎn)業(yè)還需要發(fā)展，內(nèi)存管理單元MMU，部分細(xì)節(jié)安全的部分還需要完善，還是有很長(zhǎng)的路，主要是免費(fèi)，AI就是讓算力和東西更加的便宜。以往國(guó)外的架構(gòu)及內(nèi)核授權(quán)，EDA軟件在芯片設(shè)計(jì)中占比較高的成本，加上流片費(fèi)用成本較高。

直觀來(lái)說(shuō)14nm+14nm面積比7nm大很多？

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最終決定的是算力，通過(guò)異構(gòu)架構(gòu)、3D近存和高效的軟件調(diào)度，可以用更小的面積實(shí)現(xiàn)同樣的性能。Chiplet架構(gòu)下的14nm，不一定比原本采用SoC設(shè)計(jì)的7nm大很多。

奇異摩爾跟潤(rùn)欣合作做什么產(chǎn)品，應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？

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應(yīng)用在AIOT領(lǐng)域的MEMS傳感器，存內(nèi)運(yùn)算，無(wú)線芯片堆疊，和項(xiàng)目合作方簽有NDA，不方便詳細(xì)介紹。

關(guān)于芯片堆疊的市場(chǎng)數(shù)據(jù)？

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根據(jù)芯原股份和Yole的數(shù)據(jù)，到2035年大部分的芯片交付將采用Chiplet。今年開(kāi)始有兩位數(shù)的CAGR的增長(zhǎng)。

奇異摩爾選擇潤(rùn)欣的原因？

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潤(rùn)欣對(duì)于奇異摩爾，最重要是平臺(tái)芯粒庫(kù)的供應(yīng)商資源和客戶，半導(dǎo)體發(fā)展的未來(lái)市場(chǎng)定位：服務(wù)器，新能源車(chē)及自動(dòng)駕駛，AI智能穿戴，物聯(lián)網(wǎng)。大量的高端應(yīng)用面向客戶需求定制，多SKU的配合，需要潤(rùn)欣這樣的具備芯片定制和解決方案設(shè)計(jì)能力的合作伙伴。從內(nèi)存、電源管理、ADC、微處理器、傳感器等小芯粒的堆疊方案，奇異摩爾需要更多的IC資源和市場(chǎng)差異化，實(shí)現(xiàn)柔性交付。

跟潤(rùn)欣合作Chiplet時(shí)間點(diǎn)？

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目前已經(jīng)有基于PMUT超聲波傳感檢測(cè)和離線語(yǔ)音方面的客戶需求，初步預(yù)計(jì)年底前有低端產(chǎn)品量產(chǎn)。

方案形成除了奇異摩爾、潤(rùn)欣、客戶以外，還需要哪些產(chǎn)業(yè)資源?

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KDG KNOWN GOOD DIE已知良好芯片，潤(rùn)欣有很多這樣的KGD，目前堆疊芯片是采用成熟的芯片，原來(lái)交付是模組或者wafer，奇異摩爾幫助潤(rùn)欣把die堆疊起來(lái)，然后潤(rùn)欣提供給有定制需求的客戶。對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，KNOWN GOOD DIE，每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的量都不一樣，以前來(lái)說(shuō)是三個(gè)不同的IC，現(xiàn)在用Chiplet，三個(gè)場(chǎng)景的方案都能復(fù)制黏貼。例如采用AR、VR眼鏡實(shí)現(xiàn)在線翻譯，采用生物傳感技術(shù)的CGM等。產(chǎn)業(yè)鏈還有一個(gè)關(guān)鍵資源是先進(jìn)封測(cè)能力。

會(huì)有芯片公司專門(mén)提供Chiplet定制的芯粒嗎？

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不會(huì)有特制芯粒這個(gè)說(shuō)法，是繼續(xù)賣(mài)IP還是賣(mài)KGD，參與到這個(gè)領(lǐng)域的芯片公司會(huì)越來(lái)越多，以前是wifi就用wifi，藍(lán)牙就用藍(lán)牙。假設(shè)AI場(chǎng)景需要WIFI7+AI，肯定需要Chiplet，而不是買(mǎi)IP再做一顆。

底座具體是什么？是通用的么？

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底座是active silicon interposer或者叫Base Die。以前有的是passive silicon interposer，沒(méi)有功能模塊，只做物理連接，速度快IO多。而active interposer是一種芯粒，把不適合先進(jìn)制程的模塊做在其中。底座是通用的，只需要和客戶把架構(gòu)和接口對(duì)齊就好，采用通用的通訊協(xié)議。

底座大?。?/strong>