Chiplet是否也走上了集成竞赛的道路？

Chiplet会将SoC分解成微小的芯片，各公司已开始产生新的想法、工具和“Chiplet平台”，旨在将这些Chiplet横向或纵向组装成先进的SiP（system-in- package）形式。令人不解的是，Chiplet最初的构想是将SoC分解成类似乐高积木的模块，而现在似乎又重新回到了集成竞赛中。

总部位于加州圣何塞的DreamBig Semiconductor就是其中一家初创公司。该公司参加了上月的CES，并发布了名为MARS的“开放式Chiplet平台”。

MARS平台的核心是一个“Chiplet Hub”，该公司将其命名为Deimos Chiplet Hub（DCH）。

工程高级副总裁Steve Majors解释说，DCH是一个芯片die。它作为一个中枢，将包括CPU、主AI加速器、内存控制器、I/O和高速网络在内的一系列Chiplet连接成一个完整的SiP设备。

这家初创公司的最大理念是让客户专注于他们可以实现差异化的定制化芯片领域。DreamBig的DCH将帮助他们快速构建多种类型的定制SiP设备。

DreamBig与其他Chiplet组装公司的差异化战略是搭乘Silicon Box的顺风车，后者是由Marvell的前联合创始人Sehat Sutardja和他的妻子Weili Dai创办的新加坡Chiplet代工厂。

DCH内部

DCH集成了包括CPU在内的多种功能，并支持将DMA、中断控制器、PCIe交换机和HBM堆栈等功能集成到Chiplet的die中。

不过，Majors解释说，DCH内部的CPU是“管理CPU，而不是主CPU，后者位于附加的Chiplet上”。

但是，像DMA和中断控制器这样的功能不是已经存在于大多数CPU的die上了吗？

Majors解释说：“一旦将CPU分解成Chiplet，就需要对CPU Chiplet的内核和高速缓存进行优化，使其能够持续扩展到下一个工艺节点或添加特殊指令。”他补充说，DMA和中断控制器等功能最好在靠近内存和IO的地方分区，由Chiplet Hub提供给所有CPU Chiplet。

内存优先架构

Majors认为DreamBig的关键是其Chiplet Hub采用的“内存优先架构”。它使所有Chiplet都能直接访问高速缓存/内存层，包括堆叠在Chiplet Hub上的低延迟SRAM/3D HBM和Chiplet上的大容量DDR/CXL/SSD。这使得计算、加速器和网络Chiplet能够执行高效的数据移动、数据缓存或数据处理。

此外，正如Majors所说，DreamBig还提供了存储分层的灵活性。它可以从SRAM到HBM再到CXL再到SSD，“从而提供Mega Bytes到Giga Bytes以及Tera Bytes的内存，用于缓存或数据访问”。

Majors解释说，总之，一个平台可以在使用的层级和为每个层级选择的大小方面“跨范围”组合。“因此，3D HBM是可选的。Chiplet Hub可进行3D堆叠，但不一定要堆叠。”

拉锯战

行业Chiplet专家们也指出，Chiplet供应商可能会重新开始集成竞赛，而不是让Chiplet实现SoC的分解。

尽可能多地集成将符合Chiplet供应商的利益，这样才能提高利润率并获得更好的性能。那么，Chiplet供应商是否会为了谁能集成什么而展开拉锯战？系统设计者是否真的能获得这一概念所承诺的模块化？

Chiplet仍处于初级阶段

Intel的Chiplet专家Ron Wilson指出，尽管形成了一定程度的互联标准，但Chiplet的潮流还面临着一些重要的、有争议的问题。

Wilson问道：系统将如何分区？CPU和GPU等大型模块是必然的。但这些大块需要各种辅助功能的支持，如内存控制器、高速缓存和高速缓存控制器、DMA和中断控制器、总线控制器以及相当于片上网络硬件的 SiP。传统上，所有这些东西都由CPU IP供应商提供，并与CPU内核集成在一起。但是，它们应该放在CPU的die上，还是单独的die上？或者，就像DreamBig似乎建议的那样，把它们集成到一个单独的模块上，然后在整个系统中共享？

至于互联性，DreamBig试图覆盖很多领域。例如，据该公司称，其DCH平台提供32到128个D2D（die-to-die）链路，每个链路64GB/s，用于连接Chiplet。每个链路都支持主要的行业标准D2D物理层/链路层：通用芯片互连Express（UCIe）流协议和开放计算项目（OCP）BoW（Bunch of Wires）。

基板会如何？

另一组问题涉及芯片下面的基板。显而易见的选择是标准封装基板，Wilson说，“但它在线宽、凸点密度和性能方面存在问题”。

芯片Interposer可以解决所有这些问题，但它们的尺寸有限，而且非常昂贵。使用扇出封装技术的互连层是另一种可能性，介于普通封装基板和interposer技术之间。Wilson补充说：“供应链中已经有了这方面的基础设施。”还有玻璃，有些人认为它是未来的基板，能够像扇出技术一样在巨大的面板上制造。但它仍未得到证实。

DreamBig的秘密武器似乎是Silicon Box的面板级封装技术。如图所示，Silicon Box使用的是600mm的方形面板，而不是传统的300mm圆形晶片。

Silicon Box声称它使用的是“革命性的”RDL（redistribution layer），可以取代昂贵的芯片Interposer。正如Majors解释的那样，在Silicon Box工作的一些工程主管是各种扇出封装方法的发明者。遗憾的是，Silicon Box没有透露他们使用的RDL的任何细节。

开启梦想

DreamBig目前在全球拥有200多名员工。据Majors称，该公司迄今已融资7,000多万美元。

公司CEO兼创始人是Sohail Syed。在此之前，他曾将自己的公司Questarium卖给了Marvell，当时Sutardja和Dai掌管着这家公司。

值得注意的是，Syed是网络技术方面的专家，拥有专门的网络IP。

当他意识到与计算机相比，网络行业缺乏先进技术时，他便萌生了创办DreamBig的想法。Sutardja和Dai一致认为，Syed的想法可以与整个Chiplet的愿景相辅相成。

除了开放式Chiplet平台，DreamBig还提供了两个“先进的硬件网络加速器IP”实例。它们是RDMA（remote direct memory access）和算法TCAM（ternary content-addressable memory）。TCAM是一种高速存储器，可以在一个时钟周期内搜索其全部内容。

DreamBig的Majors解释说，RDMA有利于云网络的使用，如远程存储或HPC集群。RDMA还可用于AI扩展，连接大量AI计算/加速器集群。他总结道：“RDMA将所有这些网络流量从处理器上卸载下来，从而提高了系统的效率和可扩展性。

同时，算法TCAM对于大型虚拟化云网络中的Match Action处理非常有用，例如微软SONiC DASH。

Majors强调说：“到目前为止，这些技术只有Nvidia、Intel、AWS等巨头才有。他声称，DreamBig现在首次以IP或芯片的形式向公开市场提供该技术。




审核编辑：刘清