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为摩尔定律续命:从SoC转向Chiplet“小芯片”

本文作者:量衡 2021-11-18 11:41
导语:APlink的大饼

以英特尔前CEO戈登摩尔命名的摩尔定律,是指集成电路中的晶体管数量每两年翻一番。55年来,半导体行业一直用摩尔定律来制定路线图和研发目标。

为延续摩尔定律、实现芯片小型化,55年间新技术不断涌现。但从历史上看,晶圆的光掩模限制了单个芯片的最大尺寸,芯片制造商和设计人员不得不用多个芯片来完成提供的功能。很多情况下,甚至是多个芯片提供相同的功能,就像是处理器的内核和内存模块那样。

之前一直在用的SoC(片上系统)技术可以组合不同的模块,模块之间通信速度更快的同时,功耗更低、密度更高,而且成本更低。但近年来,先进制造节点的成本增加,削弱了SoC技术在成本上的优势。

在最新的台积电2021开放创新平台活动上,Alchip Technologies研发副总裁James Huang表示Chiplet“小芯片”和先进的封装技术,可以提供比单个SoC更有竞争力的成本结构,同时保持接近的性能和功耗。

其引用了两项对小芯片/封装发展至关重要的技术:一项是台积电的 3DFabric 和CoWos组合技术,另一项是Alchip的APLink die-to-die (D2D) I/0技术。

Chiplet“小芯片”技术,顾名思义,就是用多个小芯片封装在一起,用die-to-die内部互联技术,组成异构System in Packages( SiPs)芯片。而更小的芯片单体,可以提高每片晶圆的利用率,从而降低成本。

为摩尔定律续命:从SoC转向Chiplet“小芯片”

图源EETimes

但为了维持摩尔定律,Chiplet“小芯片”技术还需要提供与SoC技术接近的性能,需要AIchip的APLink D2D I/0技术支撑多个小芯片之间的高速数据流。

APlink 1.0使用的是台积电的12nm工艺,速度是1Gbps;APlink 2.0用的是7nm工艺,速度是4Gbps;正在测试的APLink 3.0已经有16Gbps的速度。

根据路线图,即将推出的APLink 4.0会采用 3nm D2D工艺。APlink 4.0 IP 将支持北/南、东/西方向和对称式PHY对齐,以尽量减少D2D线长,其互连拓扑的I/O总线会用标准的内核电压,PHY宏的速度将达到12Tbps,每条DQ的速度达到16Gbps,且只有5纳秒延迟 。

为摩尔定律续命:从SoC转向Chiplet“小芯片”

图源EETimes

Chiplet“小芯片”技术涉及封装、EDA、芯片架构设计等多个领域,也有机会重构半导体产业链。但最后落地的关键是商业模式,Chiplet“小芯片”还需要点时间来证明自己。

编译自https://www.eetimes.com/moving-from-socs-to-chiplets-could-help-extend-moores-law/

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