（原标题：Chiplet的困扰）

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起首：本文编译自semiengineering，谢谢。

Chiplet正在引起悉数这个词半导体行业的粗鄙柔和，但这种法子要的确已矣买卖化，还需要更多的圭臬、更好的建模技巧和法子，以及无数的投资和实验。

Chiplet的长进很好交融。它们不错加速上市时候，而且收尾恒久如一，不论在哪种工艺节点上，它们都能为特定使命负载或应用提供最好效果，而且经常比大型单片 SoC 的良率更高。但大型垂直整合企业但愿严格界说chiplet的插槽规格，而深入初创公司、系统公司和政府机构则在激动从上至下的法子，让chiplet迷惑东说念主员大略基于圭臬化互连探索新的和不同的选项，这两者之间正在进行一场拉锯战。

这两种法子都濒临挑战。西门子数字工业软件夹杂和编造系统副总裁 David Fritz 示意：“淌若你有合适的芯片，而且不错聘请在不同的工艺节点使用哪种芯片，那么你就不错组合出一个有竞争力的各异化处分决策，而无须雇佣数千名工程师，花大价格，处理再行想象等悉数问题。当今的情况是，那些通过构建复杂的 SoC 而发财致富的公司当今平直跳到了‘若何’构建芯片。‘咱们要这样作念。’但他们健忘了中间要领，不知说念到底需要作念什么。他们健忘了‘咱们为什么要作念芯片？’”

聘请哪条旅途的决定皆备由芯片架构师/芯片迷惑团队认真，经常取决于应用标准是针对粗鄙的商场如故特定的架构，举例英特尔或 AMD 的架构，或 RISC-V 想象。

在汽车范围，OEM 和一级供应商心爱选定模块化的 chiplet 法子，但他们质疑其经济效益。“这是已矣缱绻的另一种方式，价值想法也会有所不同，”Fritz 说。“‘但仍然有相易的公司主要影响我有限的聘请。’是以它朝着失实的宗旨发展。需要进行一些研究，这很棒。但同期，你若何更好地探索这个分区空间，并以正确的方式使其民主化？这样，最终客户（不论是哪个行业，不论是 OEM 如故一级供应商）都需要领有必要的用具来告诉迷惑了 chiplet 的东说念主，‘这即是我需要你的 chiplet 作念的事情。’”

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一系列复杂的挑战

chiplet濒临的最大挑战之一是若何诀别使用这些chiplet的系统。这包括处剪发生的位置、数据存储的位置以及数据在悉数这个词系统中的移动方式。决策制定的一个紧迫部分是领有正确的功率、性能和热量模子。

Synopsys技巧居品治理高档总监 Tim Kogel 示意：“这些是分区的主要琢磨要素，在想象片上系统时就如故琢磨到了这少量。你是把它放在中央谋划机、某个 AI 加速器、某个 GPU 如故某个专用加速器上？你是把它放在片外如故片上存储器中？你使用什么类型的互连？这些都是你当作 SoC 架构师如故在作念的分区。对于芯片，多芯片想象意味着你的想象空间中多了个维度，你不错决定将应用标准的哪些部分组合在并吞个芯片上？或者，我需要在那处将功能映射到不同的芯片中，这意味着这将激动数据流——跨芯片范围的通讯。固然，这对你在这些顶层决策中选定的功耗和性能有着严重影响，而且还有另一套对于使用哪种技巧、使用哪种封装技巧的决策。当作别称想象师，当今您在想象或拼装多芯片芯少顷需要琢磨悉数这些寥落的方面。”

笃定芯片内和芯片之间的数据通达信还需要琢磨建模问题，这可能会因芯片是里面迷惑如故由第三方迷惑而有很大各异。

Kogel 阐扬说念：“选定垂直整合模式，您不错同期领有应用标准和半导体，而且不错的确优化两者，一切都在掌控之中。”“您无需惦记互操作性。您不错去并吞个工场进行制造。这是咱们从英特尔和 AMD 那里了解到的经典芯片想象。他们这样作念是为了优化产量，或者因为芯片变得太大了。但咱们莫得看到对互操作性和 IP 的需求。但当今有许多趋势使得围绕多芯片构建生态系统变景象想酷好，您需要启动想考互操作性。需要圭臬和妥洽，因为领有互操作性的 IP 是它大略推崇作用的必要条款。但要想象一个告成且优化的居品，除了这些以外，还有更多的事情要作念，这又回到了数据流上。”

这里需要的是架构标准，以便以正确的方式界说居品，并确保它在悉数三个维度上都是正确的。“服气需要 IP 的一个方面来使通讯平常使命，同期还需要包括硅片寿命治理的方面，以不雅察悉数部件的健康现象并监控一切是否仍在按预期使命，”Kogel 说。“这就像一个捏续的测试，确保悉数站点仍然健康，而且会有与治理联系的软件堆栈，卓绝是在汽车等触及安全和保险方面的范围。你不但愿这些多芯片系统在范围被黑客入侵。这是安全问题的挫折面。需要捏续监控安全性，因此悉数左券都已到位，以确保通讯以安全的方式进行。悉数方面——架构、软件、IP 和硅片寿命治理——都需要作念出孝顺，才能使这项使命取成效利。”

举例，Arm 已启动将芯片集成到子系统或模块中，从而简化并加速了芯片集成到想象中的过程。Arm 汽车业务高档总监 Christopher Rumpf 示意：“使命负载和软件是各异化所在。咱们仍将销售 IP 居品，但当今咱们也基于咱们的圭臬化谋划平台将它们拼装成更大的子系统，这不错缩小移植和考证的本钱。咱们觉得这是芯片全国的前兆。”

其他公司也这样作念。举例，Cadence 刚刚推出了基于 Arm 的 Chiplet 系统架构的系统 Chiplet 。

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需要特定的芯片集模子

为了践诺芯片集所需的系统级分析，架构师和想象师有特定的建模需求。“一个是性能建模，即晶体管级建模，” Cadence居品营销总监 Mayank Bhatnagar 说。“此外，在进行分析时，咱们会查看热分析模子。这些是芯片集想象所必需的，因为悉数芯片集都放在一个封装中，封装想象东说念主员需要知说念有若干热流、需要放入的散热器数目，以及一个芯片集的热量将若何影响傍边的芯片集。这少量比在单片想象中紧迫得多，因为在单片想象中，功率建模（或 Vt 随功率漂移等要素）更容易捕捉，因为一切都是相易的过程并同期进行模拟。但在芯片集想象中，您但愿大略使用另一个芯片集的模子来想象这个芯片集，而无须查看其他芯片集的里面。从这个真理上来说，模子当今变得愈加紧迫。”

如今，这些模子经常当作想象而已提供。Cadence 高档居品营销部总监 Arif Khan 指出：“走动级模子用于性能，其余都是物理模子，当有东说念主购买 IP（举例 UCIe）时，这些模子当作想象而已提交。他们想要的热模子和物理模子（IBIS 模子和其他用于信号好意思满性的模子，因为你想确保你的系统大略平常使命，而悉数其他模拟模子，你想要确保系统大略平常运行）确保电路大略按预期使命。悉数这些而已都可用。关节是每个模子都有不同的用途。对于架构师来说，他们但愿从性能模子启动，在进行物理建模之前，在更高的档次上使命，一朝他们启动实施想象。”

建模之是以卓绝具有挑战性，是因为它是动态的。“跟着越来越多的东说念主想象基于芯片的东西，这些模子的老练度和工程团队的使用方式也在束缚演变，”Bhatnagar 说。“基于芯片的想象仍处于相称早期的阶段，还有许多事情正在发生。举例，对于基于热量的影响，EDA 用具若何使用它以及提供什么样的模子细节与单片想象中的 IR 着落相称相似。对于较新的技巧来说，这经常是一个更大的挑战，这意味着更多的细节。对于芯片，模子也变得愈加详备，但 EDA 用具在诓骗这些细节进行更讲究的分析方面也作念得越来越好。”

从技巧上讲，芯片组模子有许多可请托效能。Alphawave Semi 芯片组首席居品线司理 Sue Hung Fung 示意：“当咱们提供圭臬芯片组居品组合中的芯片组（比如 I/O 芯片组）时，咱们会提供带凸块的裸芯片。对于 IP 想象文献，咱们提供 IBIS-AMI 模子和接口 IP 确面前成立文献。咱们还提供芯片组顶层和基础设施的想象 IP 而已，其中包括芯片组的加密顶层网表。芯片组子系统将包括悉数外设和 GPIO IP、PLL 以及顶层演示测试台，以测试端到端流量、读、写和测试用例场景。对于封装想象文献，咱们提供带有芯片凸块图的 .mcm。咱们还提供封装堆叠要求以及基板材料和工艺指南。对于电路板想象文献，咱们提供电路板参考想象，包括旨趣图、Gerber 文献、PCB 堆叠和阻抗布线规则。咱们还为具有自检功能的芯片组提供任务模式固件。这包括接口 IP 的 API。咱们为主机 PC OpenOCD 剧本提供应用标准代码以联结到芯片组。有 C 驱动标准用于通过 UART 或 SPI 接口联结到芯片组芯片。文档将包括芯片组的数据表、用户手册、电路板的物料清单和寄存器界说。”

这些请托效能包括使命负载模子，以及性能、功耗、IP 和物理模子。“悉数 IP 模子都包含在顶层网表中，”Hung Fung 说说念。“性能和功耗通过模拟进行考证，并与 IP 测试芯片联系联，然后也在使命台上对芯片进行考证。在芯片上使用之前，所灵验于芯片的 IP 都经过事前考证和硅考证。”

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界说芯片模子

在芯片不错在买卖商场上购买之前，芯片建模还有很长的路要走，但这即是缱绻。使命如故在到手进行中，通达谋划技俩 (OCP) 和 JEDEC共同勉力界说芯片模子即是明证。

“这次合作旨在提议一种描摹性话语，让东说念主们更好地处分这个问题，” Eliyan计谋营销副总裁 Kevin Donnelly 示意。“它仍处于起步阶段，东说念主们正在试图弄明晰若何作念到这少量。淌若它是垂直整合的，你限度一切，你就不错限度用于悉数部件的模子，因为这如实是一个问题。从永久来看，要已矣这少量，以及芯片想象东说念主员需要的是，有不错即插即用的部件，显豁咱们还莫得作念到这少量，原因有许多。其中之一是大略领有模子，让你弄明晰什么不错互相通讯。另一个即是悉数这个词互操作性方面。”

这即是 Chiplet 数据可扩张标志话语 (CDXML) 交换形式不错推崇紧迫作用的方位。Blue Cheetah 首创东说念主兼首席践诺官 Elad Alon 示意：“就像每家公司都有我方的 SoC 想象和迷惑历程一样，每家公司都将领有我方的 Chiplet 想象和迷惑历程。这亦然为什么这种通用的即插即用 Chiplet 很难已矣的原因之一，因为即使咱们健忘与 Chiplet 想象联系的悉数其他物理要素，会有东说念主罢职皆备相易的历程吗？咱们不是处在 PCB 的范围。咱们处在封装的范围，而封装在拼装方面并不那么宽厚 — — 不仅从机械或电气角度，而且从盘活时候的角度来看。PCB 上有许多东西不错移动，而且旋转得极端快。但封装却不是这样 — — 尤其是高档封装。”

举例，对于 SerDes 或 PCI Express，存在圭臬化联结。而对于 chiplet，界说并不解确。“这是业界试图克服的另一个挑战，抑制了已矣即插即用环境的才气，”Donnelly 说。“这是需要发生的事情之一。最有真理的两个东西是内存和 I/O，因为模拟和夹杂信号以及内存不会跟着逻辑过程而扩张。这一直都是事实。我作念了许多镶嵌式内存，东说念主们会聘请有闪存可用的工艺节点，而不是聘请他们想要的工艺节点。当今你不错把这些东西移走。移走 SerDes，移走内存。制造内存和 SerDes 的公司将制造 chiplet 并使其可用，这将启动使一个必须克服模子和互操作性等问题的商场成为的确的景不雅 chiplet 商场。”

PHY 模子对于好意思满的系统级仿真亦然必需的。“这不错是一个皆备数字化的 Verilog 模子，” Arteris居品治理和营销总监 Ashley Stevens 说说念。“对于大多数用途，它不需要对悉数模拟功能进行建模。相称有匡助的是大略跳过 PHY 试验阶段，该阶段需要很永劫候才能启动骨子功能，而且将以皆备准确的模拟模子进行建模。”

芯片组的 IP-XACT 模子对于顶层联结和全系统寄存器治理相称灵验。此外，Stevens 指出，性能模子也很有匡助，不错在合理的时候范围内已矣更长的使命负载和多个集群，以匡助作念出架构决策。“PHY 自己在这里是一个相对浅近的模子，但它需要尽可能多地提供圭臬化接口，这些接口不错由 C2C/D2D 链路两侧的架构模子提供和使用。”

功率模子也能提供匡助。“芯片经常分为 2D（有多种变体）和 3D，”他说。“3D 芯片使用 TSV 互连互相集成。功率（散热）可能是 3D 集成的一个大问题，但用户经常柔和 2D 芯片的样子——UCIe 高档封装，其中芯片装配在硅中介层上并通过硅中介层联结在一皆，或 UCIe 圭臬封装，其中芯片装配在圭臬有机封装上，两种情况下都是并列装配的。”

但使命负载是芯片迷惑东说念主员必须笃定的。“当作 IP 提供商，咱们使用合成使命负载进行测试，但提供的模子应该大略使用/推崇客户指定的使命负载，”Stevens 指出。“模子自己具有的详备进程是预期速率和准确性之间的衡量。模子恒久是某种样子的访佛值。莫得符合所灵验例的单一模子。法门是大略根据客户需求提供正确的模子。目下的重心是芯片的阻滞生态系统，它们一皆想象和考证。考证标明它们不错协同使命。业内激烈但愿创建一个芯片生态系统，其中想象为特定接口左券的芯片将在夹杂搭配环境中可互操作和使用。这意味着在莫得最终将联结到的芯片的情况下赋闲考证芯片。这将需要考证 IP 和模子来替换长途芯片，这样咱们就不错确信芯片将与按影相易圭臬构建的其他芯片一皆使命。该行业尚未达到这少量。”

祈望情况下，模子还应大略在用具之间迁徙，但由于用具种类粘稠，这经常相称清贫。一个灵验的级别是引脚级精准模子，险些每个东说念主都答应这少量。另一个灵验的级别是用于软件启动的纯功能模子。在这两者之间，有一个周期访佛模子，它的迷惑本钱可能相称高，但对于架构模拟具有紧迫价值。

是德科技信号好意思满性应用科学家兼高速数字应用居品司理 Chun-Ting “Tim” Wang Lee提议了一些用户向 IP 提供商磋商的关节问题：

1

您若何弥合 IP 与模子之间的差距？

2

这在模拟中的使用有多生动？

3

芯片模拟收尾与测量收尾有何干联？

3

chiplet模子的“准确度”是若何界说的？

4

需要新法子

从系统级角度收形式有这一切的催化剂是告成案例。

“一朝有告成的居品系列被组织激动，他们就会说，‘这是我的芯片插槽。请来这个游乐场玩吧’，”Blue Cheetah 的 Alon 说。“除了插槽界说以外，他们还将界说评估和检讨悉数这些内容的具体法子，从建模角度、从想象基础设施角度、从附庸角度。你必须把悉数这个词包裹放在一皆。悉数这个词但愿是，在这方面会有极端多的圭臬化。如故在作念芯片的玩家固然不错在他们的学习和教养方面作念出极端大的孝顺。但这一切都必须妥洽一致。从激勉的角度来看，除非有字据，不然东说念主们很难劝服我方毁灭悉数的里面学习，并毁灭觉得他们不应该毁灭它，因为它是竞争上风。在别东说念主的 SoC 中取得插槽的的确、具体的契机是悉数这一切的催化剂。”

这也改换了芯片业务的动态。西门子的 Fritz 示意：“这将职权再行交到那些必须出钱购买这些芯片、拼装、封装和测试芯片的东说念主手中。他们必须了解激动这一发展的买卖模式以及他们的最终客户需要什么，而不是别东说念主说，‘我不想失去对这个商场的限度，是以，这是你的芯片。淌若你不心爱，就去找另一个。’悉数这个词情况正在好转。”

但要已矣这一缱绻，需要一个反叛者，弗里茨说。“咱们需要有东说念主站出来示意，‘我真是不在乎这些委员会。你不错在未来几十年里褒贬这个问题，却永远无法作念出任何决定，但这即是我正在作念的事情。’然后每个东说念主都会说，‘哇，这告成了。我要作念一样的事情，’一霎间它就发展出了一个事实上的圭臬，咱们干涉了圭臬化，而不是违反。圭臬化的能源是为了缩小本钱，在很厚情况下，这是一种降速行业发展的策略，直到一些更大的孝顺者准备好让它发生。这即是为什么咱们需要一个反叛者，他可能是一家如故领有 IP 来完成 chiplet 紧迫部分的公司，因为他们无须惦记许可的影响。他们不需要作念任何这些。他们会说，‘望望咱们得到了什么。淌若你想要，这里就有，这即是咱们聘请的方式。淌若你想与咱们的 chiplet 交互，这即是你要作念的事情。”

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