Arm 執(zhí)行副總裁兼首席架構(gòu)師 Richard Grisenthwaite 曾在一篇博客中表示，Arm 正攜手生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴就芯粒的標(biāo)準(zhǔn)化展開協(xié)作，從而推動該市場的蓬勃發(fā)展。專門針對于芯粒的全新 AMBA CHI C2C 規(guī)范是此次生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作的一項(xiàng)重要工作。

AMBA 的源起

近 30 年來，AMBA 一直是半導(dǎo)體設(shè)計(jì)行業(yè)基礎(chǔ)的開放的規(guī)范，它本質(zhì)上是一組架構(gòu)規(guī)范，定義了芯片中連接各組件的接口和協(xié)議。因此，如果 CPU 想要在內(nèi)存中加載或存儲數(shù)據(jù)，就要使用 AMBA 與內(nèi)存控制器進(jìn)行通信。在人工智能 (AI) 時代，如果特定 AI 工作負(fù)載需要加速，就需要各種分布的處理元件（如 CPU、GPU 或 NPU）通過 AMBA 接口來交換數(shù)據(jù)和同步信息。

AMBA 可滿足不同行業(yè)芯片的功耗、性能和面積的要求。這為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)提供了完整的一整套成熟的，可兼容的，并且已被證明能夠輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)用和集成的解決方案。不但降低技術(shù)風(fēng)險和成本，而且大幅加速了產(chǎn)品上市進(jìn)程。

AMBA 的成功離不開和生態(tài)系統(tǒng)中不同行業(yè)合作伙伴的廣泛協(xié)作。這推動了 AMBA 從簡單的低帶寬協(xié)議 AHB 和 APB，發(fā)展到更高性能的 AXI 協(xié)議。最近，超高性能系統(tǒng)以及通過龐大的網(wǎng)絡(luò)來集成各種處理器、加速器的系統(tǒng)紛紛開始采用 CHI 協(xié)議。迄今，全球有數(shù)十億芯片采用了 AMBA 規(guī)范來進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)。

圖：關(guān)鍵 AMBA 規(guī)范

現(xiàn)在，我們通過 CHI C2C 協(xié)議將 AMBA 擴(kuò)展到芯粒市場。這不僅代表了 AMBA 新的發(fā)展方向，同時協(xié)議的重大變革將帶來更加廣闊的行業(yè)應(yīng)用。CHI C2C 協(xié)議對于芯粒市場至關(guān)重要，因?yàn)?Arm 與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴通力合作推出一個合適的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將賦能各種計(jì)算系統(tǒng)能夠使用芯粒方式來設(shè)計(jì)芯片，避免碎片化的風(fēng)險。

為什么選擇將 AMBA CHI 用于芯粒？

AMBA CHI C2C 規(guī)范利用現(xiàn)有的單芯片 CHI 協(xié)議定義了數(shù)據(jù)的封裝格式，使數(shù)據(jù)能夠通過芯粒間鏈路進(jìn)行傳輸。因?yàn)樵谝粋€單芯片中是通過 AMBA 來連接不同的組件，所以下一步自然就是借助 CHI C2C 規(guī)范來連接多個芯粒。

通過開發(fā) CHI C2C，我們有效地利用了現(xiàn)有片上 AMBA CHI 規(guī)范的很多特性。CHI C2C 傳承了現(xiàn)有的片上協(xié)議，可避免不兼容的問題。支持跨芯粒使用現(xiàn)有 AMBA 規(guī)范中的相同 Arm 架構(gòu)特性，比如用于機(jī)密計(jì)算的機(jī)密領(lǐng)域 (realm) 管理。CHI C2C 也不涉及復(fù)雜的數(shù)據(jù)封裝和解封裝，從而最大限度減少了數(shù)據(jù)傳輸延遲。除了現(xiàn)有 AMBA 在片上設(shè)計(jì)，我們預(yù)計(jì) CHI C2C 規(guī)范在集成大量處理器和加速器的高性能芯片設(shè)計(jì)中同樣會得到廣泛應(yīng)用。

CHI C2C 滿足了市場對定制芯片日益增長的需求，非常適合那些希望通過芯粒方式來設(shè)計(jì)芯片的合作伙伴。利用來自不同供應(yīng)商的不同芯粒，CHI C2C 保證通過一個統(tǒng)一的接口來確保芯粒之間的互操作性。CHI C2C 也非常適用于 AI 加速芯粒的設(shè)計(jì)。

多年來，Arm 與 NVIDIA 密切合作應(yīng)對互操作性的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn) AI 異構(gòu)計(jì)算性能的突破，為 CHI C2C 規(guī)范的定義打下扎實(shí)基礎(chǔ)，基于 Arm 架構(gòu)的系統(tǒng)級芯片 (SoC) 不但可以安全地連接不同的加速芯粒，而且芯粒間還可以支持 Cache 一致性。

通常晶粒間 (Die-to-Die) 互聯(lián)分為三層：協(xié)議層、適配層和物理層。CHI C2C 遵循該分層架構(gòu)并且位于協(xié)議層，并且兼容芯粒互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn) UCIe 等第三方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。UCIe 對于 CHI C2C 也尤為重要，因?yàn)樗兄跇?biāo)準(zhǔn)化多芯粒系統(tǒng)中的物理層連接，并賦能來自不同供應(yīng)商采用不同工藝芯粒的互操作性。事實(shí)上，CHI C2C與UCIe是完美的互補(bǔ)關(guān)系，CHI C2C 通過 UCIe 流接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

與此同時，我們也仍在努力實(shí)現(xiàn)開放的 AMBA AXI C2C 規(guī)范，以供已經(jīng)使用了 AMBA AXI 規(guī)范進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)的合作伙伴使用，屆時使 AXI C2C 和 CHI C2C 互相一致及芯粒的可互操作性是非常關(guān)鍵的。

真正的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作

AMBA CHI C2C 規(guī)范的發(fā)布離不開 Arteris、楷登電子 (Cadence)、富士通 (Fujitsu)、英特爾代工 (Intel Foundry)、NVIDIA、Rambus、中興微電子 (Sanechips)、西門子 EDA、SiPearl 和新思科技 (Synopsys) 等眾多行業(yè)合作伙伴的廣泛協(xié)作。正是這樣欣欣向榮的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作讓 AMBA 煥發(fā)活力，鑄就成功。

為新一代芯片夯實(shí)根基

半導(dǎo)體行業(yè)大力擁抱芯粒來設(shè)計(jì)芯片，現(xiàn)在正是將 AMBA 從單個片上設(shè)計(jì)擴(kuò)展至多芯片的好時機(jī)。AMBA 在過去 30 年里蓬勃發(fā)展，我們也將繼續(xù)秉承開放、廣泛的生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作，致力于將 AMBA CHI C2C 作為新一代芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

一直以來，Arm 積極評估新興市場，并在恰當(dāng)時機(jī)提供合適的系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，以便讓基于 AMBA 規(guī)范設(shè)計(jì)的芯片在行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模部署。我們希望 CHI C2C 在芯粒市場同樣也獲得巨大的成功。

CHI C2C 規(guī)范遵循現(xiàn)有的 AMBA 授權(quán)許可模式，意即免費(fèi)提供、免權(quán)利金且架構(gòu)中立，并具有廣泛和永久的實(shí)施權(quán)。換言之，這個規(guī)范為芯粒市場量身定做，必將得到廣泛采用。

我們預(yù)計(jì) AMBA CHI C2C 規(guī)范將應(yīng)用于各個細(xì)分市場和不同的應(yīng)用領(lǐng)域，并將首先應(yīng)用于高性能的基礎(chǔ)設(shè)施芯片設(shè)計(jì)中，然后迅速擴(kuò)展到汽車行業(yè)。我們期待繼續(xù)圍繞 AMBA CHI C2C 與各方展開廣泛合作，以促進(jìn)半導(dǎo)體行業(yè)更快、更好地構(gòu)建創(chuàng)新的芯粒設(shè)計(jì)解決方案。

審核編輯：劉清