发布时间:2023-12-29 来源:资料下载
都将绝大部分精力放在了计算单元上,比如自研核心、异构计算等等。毕竟计算单元的算力决定了其性能上限,高性能
打造这样一个高性能SoC,尤其是面向数据中心和无人驾驶的高性能 SoC,高速接口同样少不了,然而这一领域的自研壁垒就比较高了,往往需要组建专门的团队。所以绝大多数厂商会选择获取第三方高速接口 IP的授权或者直接购买 Chiplet,从而缩短芯片的上市时间。
在数据中心,若想要发挥最新的 800Gbps以太网的全部速度,就一定要使用一个高速串行总线接口来匹配,为此不少 NIC/DPU和都在基于112G 以太网PHY IP开发支持 PAM-4 的 800Gbps 产品。诸如 Alphaware、新思、Cadence等厂商,都基于新的工艺节点推出了 112G 的IP。据统计,112G 以太网的部署将在 2025 年达到峰值,是因为要想进一步控制功耗,此类 IP 也已经过渡到 3nm 工艺,而 2025 年 3nm 也将成为主流节点之一。
此外,未来的 1.6Tbps 以太网也已经在规划中了,接口 IP 厂商们也迅速开启了新一轮的布局和研发。以新思为例,在今年的TSMC Symposium上,新思成功展示了在背板通道上实现 224G以太网 PHY IP 的互操作,支持 PAM-4/6,可以与下一代可插拔近封装光学(NPO)和共封装光学(CPO)应用完美匹配。
数据到达服务器上后,仍需要利用高速接口,为存储和加速器提供高速连接的支持,比如 PCIe 和 CXL 等,这才是 PCIe 6.0早早就被下一代 AI 芯片设计纳入考量的原因,不少大厂和初创公司的产品路线图上,都能看到 PCIe 6.0 的身影。
新思也在今年开启了 PCIe 6.0 IP 的进程,IntelInnovation 2023大会上,新思在英特尔的PCIe 6.0 测试芯片上,展示了其 PCIe 6.0 IP在FPGA实现与测试芯片的互操作。这也与英特尔开启 IDM 2.0 路线后的EDA/IP 合作紧密相关,今年 8 月,新思与英特尔宣布在英特尔未来的先进工艺节点上拓展合作伙伴关系,所以未来新思的一众标准化高速接口 IP,也会对英特尔的Intel 3 和 Intel 18A 等节点提供支持。
当然,要说从商业角度来看,目前新思的高速接口 IP 还是在与台积电的合作中取得了最大的成功。如果你对今年推出的各种高性能 AI 芯片有所关注的话,就会发现其中不少都用到了新思的DesignWare高速接口 IP。
在台积电每年举办的OIPECO论坛上,新思往往是年度接口IP 合作伙伴这一奖项的常胜者。比如今年,除了N2、N3P 设计架构、毫米波解决方案、3Dblox 设计原型解决方案以及与 Ansys、是德科技RF参考设计流上的合作获奖外,新思在 N3E 工艺节点上提供的接口 IP 方案,也获得了台积电的接口 IP 大奖,这些也都体现了新思在高速接口 IP 上的整体实力。
早在数年前Chiplet就已经面世了,但介于当时有限的互联接口生态,几乎是只有半导体巨头独享,也没有公开的市场供设计企业购买现成的 Chiplet并用于先进封装中。这与 Chiplet 的数据互联标准有关,要想在封装内不同的 Chiplet 之间实现数据传输,就必须确定下标准。
如果我们来看上图所示的互联标准就会发现,除了 BOW 和 HBM 以外,Chiplet 可用接口几乎都是大厂开发的专有标准。如此一来,不仅设计受限,还一定要活得 IP 授权才能为自己的产品选用合适的接口,这也就是 UCIe 标准的成立如此重要的原因。
采用并行总线架构的UCIe 可以看作是性能更高的 BOW,且不像 HBM 一样只局限于DRAM,追求的是通用 Chiplet 之间的高速相互连通,也支持 PCIe 和 CXL 等协议。在 Chiplet 技术逐渐成熟的当下,芯粒接口标准和相关的统一生态已经初具雏形,为此产业链上下游都在跟进这一新的设计路线。但由于与 Chiplet设计紧密相关的先进封装方案成本高、产能低,所以基于 Chiplet 设计 SoC的更大规模量产还未实现。
而 M2LINK,就是奎芯科技为解决 HBM 互联提供的 UCIe Chiplet解决方案,实现HBM 与 SoC 的解耦。从不少采用 HBM 方案的芯片设计中能够准确的看出,主 SoC 是与 HBM 紧紧相连且对齐的,SoC 的设计中也必须把HBM IP 占用面积和所用工艺考虑在内,这样一来SoC 的设计就频繁受限了,更加不用说追求大容量 HBM一定要考虑的成本和产能问题。
而奎芯科技的 M2LINK D2D 则利用一颗额外的 Chiplet 将 HBM 接口协议,转换成 UCIe 接口协议,这样主 SoC 的设计上只需将原来的 HBM IP 替换为 UCIe IP。根据奎芯科技提供的数据,这样的改动可以让 SoC 可利用面积增大 44%,最大芯片尺寸扩大两倍,SoC 与 DRAM 模组之间的距离可以拉远至 25mm。且其M2Link D2D产品支持 2D 封装,只需基于台积电 12nm 工艺节点即可实现。
随着慢慢的变多的厂商跨界加入自研芯片的行列,尤其是云服务厂商和互联网厂商,IP 市场还将迎来新一轮的增长。而在他们加大投入的过程中,我们也能清楚地看到,接口 IP 营收的复合增长率开始高过处理器 IP,尤其是PCIe、DDR 内存控制器与 SerDes 相关的产品。
而 Chiplet 作为更简单快捷的设计路线,在 UCIe 生态壮大后,也势必会成为新的主流。至于国产IP 和 Chiplet 厂商,还需要在更先进的工艺节点上尽快获得硅验证,也不能止步于提供单一的解决方案,因为一站式的解决方案在不少设计厂商看来或许更有吸引力。
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