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為摩爾定律續(xù)命:從SoC轉(zhuǎn)向Chiplet“小芯片”

2021-11-19 10:22 快科技

導(dǎo)讀:Alchip Technologies研發(fā)副總裁James Huang表示Chiplet“小芯片”和先進(jìn)的封裝技術(shù),可以提供比單個(gè)SoC更有競爭力的成本結(jié)構(gòu),同時(shí)保持接近的性能和功耗。

以英特爾前CEO戈登摩爾命名的摩爾定律,是指集成電路中的晶體管數(shù)量每兩年翻一番。55年來,半導(dǎo)體行業(yè)一直用摩爾定律來制定路線圖和研發(fā)目標(biāo)。

為延續(xù)摩爾定律、實(shí)現(xiàn)芯片小型化,55年間新技術(shù)不斷涌現(xiàn),但從歷史上看,晶圓的光掩模限制了單個(gè)芯片的最大尺寸,芯片制造商和設(shè)計(jì)人員不得不用多個(gè)芯片來完成提供的功能。

很多情況下,甚至是多個(gè)芯片提供相同的功能,就像是處理器的內(nèi)核和內(nèi)存模塊那樣。

之前一直在用的SoC(片上系統(tǒng))技術(shù)可以組合不同的模塊,模塊之間通信速度更快的同時(shí),功耗更低、密度更高,而且成本更低。

但近年來,先進(jìn)制造節(jié)點(diǎn)的成本增加,削弱了SoC技術(shù)在成本上的優(yōu)勢。

在最新的臺積電2021開放創(chuàng)新平臺活動上,Alchip Technologies研發(fā)副總裁James Huang表示Chiplet“小芯片”和先進(jìn)的封裝技術(shù),可以提供比單個(gè)SoC更有競爭力的成本結(jié)構(gòu),同時(shí)保持接近的性能和功耗。

其引用了兩項(xiàng)對小芯片/封裝發(fā)展至關(guān)重要的技術(shù):一項(xiàng)是臺積電的 3DFabric和CoWos組合技術(shù),另一項(xiàng)是Alchip的APLink die-to-die (D2D) I/0技術(shù)。

Chiplet“小芯片”技術(shù),顧名思義,就是用多個(gè)小芯片封裝在一起,用die-to-die內(nèi)部互聯(lián)技術(shù),組成異構(gòu)System in Packages( SiPs)芯片。而更小的芯片單體,可以提高每片晶圓的利用率,從而降低成本。

為摩爾定律續(xù)命:從SoC轉(zhuǎn)向Chiplet“小芯片”

圖源EETimes

但為了維持摩爾定律,Chiplet“小芯片”技術(shù)還需要提供與SoC技術(shù)接近的性能,需要AIchip的APLink D2D I/0技術(shù)支撐多個(gè)小芯片之間的高速數(shù)據(jù)流。

APlink 1.0使用的是臺積電的12nm工藝,速度是1Gbps;APlink 2.0用的是7nm工藝,速度是4Gbps;正在測試的APLink 3.0已經(jīng)有16Gbps的速度。

根據(jù)路線圖,即將推出的APLink 4.0會采用3nm D2D工藝。

APlink 4.0 IP 將支持北/南、東/西方向和對稱式PHY對齊,以盡量減少D2D線長,其互連拓?fù)涞腎/O總線會用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核電壓,PHY宏的速度將達(dá)到12Tbps,每條DQ的速度達(dá)到16Gbps,且只有5納秒延遲 。

為摩爾定律續(xù)命:從SoC轉(zhuǎn)向Chiplet“小芯片”

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Chiplet“小芯片”技術(shù)涉及封裝、EDA、芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域,也有機(jī)會重構(gòu)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,但最后落地的關(guān)鍵是商業(yè)模式,Chiplet“小芯片”還需要點(diǎn)時(shí)間來證明自己。

為摩爾定律續(xù)命:從SoC轉(zhuǎn)向Chiplet“小芯片”