芯粒（chiplet）市場(chǎng)是整個(gè)芯粒領(lǐng)域最值得關(guān)注的話題之一。毫無(wú)疑問(wèn)，技術(shù)問(wèn)題會(huì)及時(shí)得到解決，例如芯粒裸片到裸片接口、創(chuàng)建良好的芯粒庫(kù)格式，或是改善已知良好裸片的測(cè)試。但芯粒商業(yè)模式將何去何從，依然迷霧重重。

理想的模式是：準(zhǔn)備好一個(gè) Intel CPU 芯粒、一個(gè) NVIDIA GPU 芯粒、一個(gè)高通調(diào)制解調(diào)器芯粒和一個(gè) AMD/Xilinx FPGA 芯粒，然后將它們置于同一個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝中即可。

但我們目前所處的階段離這個(gè)目標(biāo)還很遙遠(yuǎn)。

在今年美國(guó)硅谷舉辦的芯粒峰會(huì)（Chiplet Summit）上進(jìn)行了一場(chǎng)題為“如何打通芯粒市場(chǎng)”的小組討論會(huì)。該會(huì)議由 Meta 公司的 Ravi Agarwal 主持，與會(huì)者（下圖中從左到右）依次為：

Ventana Micro Systems 公司的 Charles 先生

Alphawave Semi 公司（即 Alphawave IP 公司）的 Clint Walker

Marvell 公司的 Mark Kuemerle

NVIDIA 公司的 Durgesh Srivastava

Samsung Foundry 公司的 Kevin Yee

這場(chǎng)小組討論會(huì)精彩紛呈，不僅座無(wú)虛席，甚至還有很多站著的聽(tīng)眾。因此，本文總結(jié)了此次討論會(huì)的精華內(nèi)容，以與現(xiàn)場(chǎng)一致的問(wèn)答形式與大家分享。

Q1.多家公司的芯粒能否組合起來(lái)協(xié)調(diào)運(yùn)行？

Ventana

大家對(duì)芯粒都很感興趣，但當(dāng)下只有自研芯粒的大公司才能生產(chǎn)出來(lái)。我們面臨的挑戰(zhàn)是，多家公司的芯粒能否組合一起協(xié)調(diào)運(yùn)行？我們的生態(tài)系統(tǒng)中有很多不同的公司，今天就讓我們討論一下這個(gè)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。

Alphawave 公司：我們今天的討論十分火熱，按某種規(guī)律來(lái)說(shuō)，如果一次會(huì)議有很多人出席，那么五年之內(nèi)就會(huì)形成一個(gè)市場(chǎng)。

Marvell 公司：打造開(kāi)放的芯粒市場(chǎng)，這個(gè)設(shè)想很美好，但需要克服很多障礙。理想化的情況是可以像逛商場(chǎng)一樣隨意挑選產(chǎn)品。目前，只有垂直整合公司或者供應(yīng)商可以按照規(guī)范打造產(chǎn)品，只限于數(shù)量有限的芯粒和值得信賴的合作伙伴。這與“開(kāi)放式芯粒市場(chǎng)”的構(gòu)想相去甚遠(yuǎn)。那該如何循序漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)？下圖展示了各種基于芯粒的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)點(diǎn)（綠色）和缺點(diǎn)（紅色）。

NVIDIA 公司：業(yè)內(nèi)認(rèn)為，摩爾定律在推出 51 年后已經(jīng)失效，就目前而言，超越摩爾定律成為了新常態(tài)。我們需要一種適合小型供應(yīng)商的解決方案。

Samsung 公司：芯粒早已成為一種解決方案，但如何才能將其業(yè)務(wù)化或市場(chǎng)化？互操作性可能意味著要開(kāi)發(fā)很多專有技術(shù)，對(duì)于市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，必須要有一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)。PCIe 之類的接口有“plugfest”事件來(lái)確?；ゲ僮餍裕敲绰闫铰闫O(shè)計(jì)也需要類似的標(biāo)準(zhǔn)，但我們對(duì)此毫無(wú)頭緒。封裝是最棘手的問(wèn)題之一。

Q2.芯粒的未來(lái)市場(chǎng)需求

1.未來(lái) 5-10 年芯粒的市場(chǎng)需求如何？

Marvell 公司：大家時(shí)刻都在尋找一種方式來(lái)使用多芯片系統(tǒng)，以優(yōu)化開(kāi)支結(jié)構(gòu)。多芯片系統(tǒng)屬于高端基礎(chǔ)架構(gòu)。我們偶爾會(huì)開(kāi)發(fā)單芯片，不過(guò)現(xiàn)在的需求寥寥無(wú)幾。

Ventana 公司：汽車 ADAS 解決方案非常龐大，無(wú)論怎樣，裸片終究需要分割開(kāi)，所以不妨就此開(kāi)始解決。我們需要有機(jī)基板，它不局限于超大型、造價(jià)超高的芯片。

兩年內(nèi)，AI 數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 5000 億美元，需求很旺盛。對(duì)此，芯粒是唯一的選擇。

NVDIA

Samsung 公司：我們和許多客戶溝通過(guò)，其中一些垂直整合商表示，他們?nèi)缃裼?50% 的設(shè)計(jì)是基于芯粒的。在 5-10 年內(nèi)，需求將非常高，但對(duì)其他廠商來(lái)說(shuō)，我們需要構(gòu)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。OSAT 需要準(zhǔn)備就緒，接口互操作性也是必需的（UCIe 已經(jīng)發(fā)布但尚不成熟）。Open HBI 好像消失了。

2.芯?？梢圆扇∧姆N商業(yè)模式，在 KGD（Known-good-die，已知良好裸片） 方面有什么經(jīng)驗(yàn)可供分享？

Ventana 公司：一些廠商擁有最終設(shè)計(jì)，如果出現(xiàn)問(wèn)題，可以聯(lián)系自己的供應(yīng)商，這與 IP 沒(méi)有太大區(qū)別。芯粒有所不同，不過(guò)也有一些現(xiàn)行的模式。

AlpahWave

起初我們需要 ASIC 模式，現(xiàn)在正在努力提供更多標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，目標(biāo)是在5-10 年后可以像逛商場(chǎng)一樣挑選芯粒。

Marvell 公司：我們采用過(guò)“選擇一個(gè)值得信賴的合作伙伴”模式。如果要從多個(gè)來(lái)源集成，如何啟用多個(gè)芯粒就成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)槊總€(gè)芯粒都有自己的測(cè)試功能和 KGD。我們需要找到相應(yīng)的方法，讓不同的公司可以分享更多信息，同時(shí)不必?fù)?dān)心知識(shí)產(chǎn)權(quán)受損。

Samsung 公司：這將是一次革新，只是現(xiàn)在仍停留在商業(yè)談判階段，每個(gè)公司手握整個(gè)設(shè)計(jì)，但是還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)模式。

Q3.芯粒未來(lái)發(fā)展需要考慮的問(wèn)題

1. 如何確保芯粒的安全性？

Marvell 公司：安全的現(xiàn)行定義是一切都包含在一個(gè) SoC 中。但問(wèn)題是：只在一個(gè)芯粒中能否實(shí)現(xiàn)安全性？是不是每個(gè)公司都有各自的安全標(biāo)準(zhǔn)？重點(diǎn)是要讓多個(gè)芯片以安全的方式統(tǒng)一運(yùn)行。目前并不存在這種技術(shù)。

NVIDIA 公司：數(shù)據(jù)中心有很多安全要求，我們要確保傳輸、存儲(chǔ)和計(jì)算過(guò)程中的安全性。

Alphawave 公司：安全啟動(dòng)也是一個(gè)問(wèn)題。要把它置于哪個(gè)芯粒上？具體的位置是哪里？是否需要設(shè)計(jì)一個(gè)專用的安全芯粒？

2. 如果一個(gè)產(chǎn)品包含多個(gè)芯粒，最終客戶會(huì)感知到利潤(rùn)的層層疊加嗎？

我們認(rèn)為答案是肯定的。在之前展示的虛構(gòu)系統(tǒng)中，我希望每個(gè)芯粒都做到最好。在這種環(huán)境下，利潤(rùn)必定層層疊加。芯粒就像是一個(gè)包裝好的產(chǎn)品，而我們秘制調(diào)料剛剛好。IP 模式已經(jīng)是慣例，如果芯粒朝著IP的方向走，將會(huì)有新的變化。

Marvell

Ventana 公司：芯粒可以讓人們買到想買的東西。如果開(kāi)發(fā)的解決方案針對(duì)自己的需求，并且買到的東西也是恰好需要的，那么性價(jià)比就會(huì)很高。這將在一定程度上抵消利潤(rùn)層層疊加的問(wèn)題。

Alphawave 公司：與我們?nèi)缃衩鎸?duì)的關(guān)于代工廠、IP 等方面的問(wèn)題差不多。如果能買到支持 60 種不同產(chǎn)品的 I/O 芯粒，那么成本將會(huì)更低。UCIe 就像 PCIe，只需要“連上插頭”就可以了。

3.軟件支持的問(wèn)題又將如何？在芯粒中，使用微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)或初始化，那么對(duì)于每個(gè)子系統(tǒng)附帶的軟件，我們要為最終客戶提供哪些支持？

Marvell 公司：這是當(dāng)下芯粒面臨的問(wèn)題。垂直整合公司可以投入人力物力開(kāi)發(fā)通用 API，也可以支持基于芯粒的系統(tǒng)。但這僅限于垂直整合公司或按規(guī)格加工的模式。相比之下，裸片到裸片的通信顯得很簡(jiǎn)單。

Ventana 公司：這也是我們致力于解決的方向，必須搞清楚如何分區(qū)，就像是拼接一個(gè) SoC ，然后提供一個(gè)完整的解決方案。

NVDIA

要構(gòu)建芯粒生態(tài)系統(tǒng)，軟件支持不可或缺。比如說(shuō)如果四五家公司一起合作，那么肯定需要目前所缺乏的、通用的 API 框架。

Alphawever公司：沒(méi)人能為我們買到所有的 IP，而現(xiàn)在我們必須提供五家不同供應(yīng)商的 API，還要知道如何讓客戶無(wú)縫使用，挑戰(zhàn)性很大。

Samsung 公司：在將基于芯粒的設(shè)計(jì)交付最終客戶時(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)該和 SoC 一樣，像是 “一塊大型芯片”，我們開(kāi)發(fā)軟件的方式也與開(kāi)發(fā) SoC 的方式相同。

4.把 Compute Express Link （CXL） 和芯粒放在一起對(duì)比是個(gè)好主意。對(duì)于 CXL，我們有“結(jié)構(gòu)管理器”，而這個(gè)術(shù)語(yǔ)沒(méi)有明確的定義。在異構(gòu)設(shè)計(jì)中，這種模式無(wú)法發(fā)揮作用。定義結(jié)構(gòu)管理器會(huì)成為多芯粒設(shè)計(jì)的一部分嗎？

NVIDIA 公司：結(jié)構(gòu)非常重要。當(dāng)前的 CXL 結(jié)構(gòu)只能解決存儲(chǔ)器一個(gè)方面的問(wèn)題。它不是面向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的。CXL 還在縱向擴(kuò)展，位于機(jī)架內(nèi)。但我們也要考慮橫向擴(kuò)展機(jī)架到機(jī)架。

Marvell 公司：并非所有的芯粒系統(tǒng)都將基于 PCIe 或 CXL。如果結(jié)構(gòu)管理器以不同的方式通信，能否依賴一個(gè)定義好的結(jié)構(gòu)管理器標(biāo)準(zhǔn)，這需要打上一個(gè)問(wèn)號(hào)。

Q4. 現(xiàn)場(chǎng)觀眾提問(wèn)

1. 大家都對(duì)芯粒都充滿期待，我也是芯粒的忠實(shí)擁護(hù)者。芯粒的物理外形尺寸與 IP 區(qū)別很大。我們要如何解決這一點(diǎn)？在解決這個(gè)問(wèn)題之前，很難打造一個(gè)統(tǒng)一市場(chǎng)。

Alphawave 公司：bump 間距不一樣，通道數(shù)量之類也不一樣。一切都是不同的，應(yīng)該根據(jù)需求確定優(yōu)先級(jí)。

Marvell 公司：沒(méi)有哪種合理的方法可以讓外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，以便將芯粒整齊排列在一起。我們還需要開(kāi)發(fā)出多個(gè)裸片到裸片接口解決方案。這種“俄羅斯方塊”一樣的排列問(wèn)題很難解決。

2. 外形尺寸方面如何？

Alpahwave 公司：這需要根據(jù)上市時(shí)間進(jìn)行權(quán)衡。比如說(shuō)本來(lái)預(yù)計(jì)有兩個(gè)通道，但最終出現(xiàn)了 16 個(gè)。要么只能采用這 16 個(gè)通道，要么就再等一年，才能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道的設(shè)計(jì)。

這和 FPGA 類似，它們的尺寸永遠(yuǎn)都不能做到完美匹配。

Samsung

Marvell 公司：什么時(shí)候才是創(chuàng)建芯粒的合適時(shí)機(jī)？把各種功能都打包在一個(gè)芯粒中，現(xiàn)在這種想法也許不切實(shí)際。

Alphawave 公司：如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在單芯片市場(chǎng)一路領(lǐng)先，那就意味著錯(cuò)失良機(jī)。芯?？赡懿皇俏ㄒ坏拇鸢?。

3.我們經(jīng)常會(huì)討論大型裸片的解體。那對(duì)于小型裸片呢，比如智能手表里的裸片？它們具有同樣的應(yīng)用價(jià)值嗎？

Marvell 公司：芯粒有很多應(yīng)用領(lǐng)域。

NVDIA

我們看過(guò) Apple Watch 的拆解過(guò)程，它的基板架構(gòu)上有一塊主板，這已經(jīng)算是芯粒。

Alphawave 公司：很多產(chǎn)品都在縮小外形尺寸。

Samsung 公司：隨著產(chǎn)品尺寸縮小，接口成本增加了。如果接口可用于多種應(yīng)用，那么直接使用沒(méi)問(wèn)題。但僅僅為了芯粒而做芯粒是沒(méi)有意義的。

Ventana 公司：如果是大型數(shù)據(jù)中心芯片，那就簡(jiǎn)單多了。成本下限在不斷降低，但也不會(huì)一直降到 10 美元。

4.現(xiàn)在有形成某種格局嗎？有些想做芯粒的客戶聯(lián)系我們，但通常不太合適。有沒(méi)有學(xué)術(shù)研究表明技術(shù)節(jié)點(diǎn)是否成熟？行業(yè)格局目前又如何？這樣客戶就可以知道是否會(huì)盈利。

OCP 開(kāi)放成本模型是目前最好的模型。它提供了 15 到 20 個(gè)變量，是很好的初步計(jì)算工具。

Meta

Alphawave 公司：我們用一張圖表來(lái)確定盈虧平衡點(diǎn)。

Samsung 公司：我們參與了那個(gè)開(kāi)放成本模型的開(kāi)發(fā)，但它是高層次的工具，不會(huì)顯示詳細(xì)的成本。它基于電子試算表，用戶可以更改變量。

Meta公司：他們很快就會(huì)發(fā)布新版本的模型。

5. 剛才提到未來(lái)該采用哪種成本模型，也許 IP 模型也是一樣的，40 多年前花 10 或 20 美元就能買到標(biāo)準(zhǔn)元件，但 FPGA 市場(chǎng)每個(gè)要花 10 萬(wàn)美元。ASIC 的 IP 模型不適用于 FPGA?，F(xiàn)在，芯粒能像40 多年前一樣，花 10 或 20 美元買到元件，然后構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)嗎？

Alphawave 公司：如果想自主構(gòu)建芯粒，那么 IP 模式還是行得通的。但對(duì)于芯粒本身，則需要購(gòu)買整個(gè)產(chǎn)品。

Marvell

我們夢(mèng)寐以求的正是無(wú)需為先進(jìn)的技術(shù)掩膜付費(fèi)，也無(wú)需購(gòu)買相關(guān)的掩膜。掩膜成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 IP 成本。

Ventana 公司：不需要花大筆的錢來(lái)獲得 IP 核心許可，可以直接購(gòu)買芯粒。

Samsung 公司：有一天芯粒會(huì)成為一種商品，公司可以數(shù)百萬(wàn)地制造，很多客戶想要購(gòu)買里面的小元件。但這一天目前還沒(méi)有到來(lái)。

多芯粒架構(gòu)為最新的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)提供了成本更低的選擇，同時(shí)仍然以物理芯粒的形式，提供基于 IP 的重用模型。如今，封裝設(shè)計(jì)已成為新一代電子產(chǎn)品的核心。