从IP到EDA,国产Chiplet生态进展如何?

自ucie产业联盟这一推进chiplet互联生态的组织成立以来,采用chiplet这种新兴设计方式的解决方案就迎来了井喷的趋势。根据omdia的预计,全球chiplet市场将在2024年增长至58亿美元,并在2035年达到570亿美元。
在这个潜力十足的市场面前,相关标准也在不断出炉,近日,国内集成电路相关企业及专家共同主导制定的《小芯片接口总线技术要求》团队标准在完成意见征求后,也正式通过了工信部中国电子工业标准化技术协会的审定。
而在推进chiplet普及的努力中,不仅有微软、meta和谷歌这类促进者成员,还有ip厂商和eda厂商作为贡献营收的主力军。除了快速布局的国际ip和eda厂商以外,国内厂商也纷纷开启了自己的chiplet进程。
ip厂商纷纷开启了chiplet转型
芯原作为大陆排名第一、全球排名第7的半导体ip供应商,自然也不会错过这股chiplet大潮。早在2021年,芯原科技在接受机构调研时,就表示他们已经开始与全球顶尖的晶圆厂开启基于5nm chiplet的项目合作,基于arm架构的cpu ip chiplet已经进入了芯片设计阶段,而用于ai运算的npu ip chiplet也已经进入了设计与实现阶段。
innolink chiplet方案 / 芯动科技
在chiplet标准化道路上走得比较靠前的国内ip厂商当属芯动科技,早在2020年,芯动科技就和清华交叉院、紫光存储等企业共同发起了chiplet产业联盟,同时推出了自己的innolink chiplet。根据芯动科技的描述,其innolink phy和controller chiplet方案在物理层上可兼容ucie协议,而且已经获得了silicon验证,最高可支持3.4tbps/mm2的带宽效率密度,以低功率小面积实现更大的互联带宽,非常适合用于高性能asic/fpga硬件设计中。
同样加入ucie产业联盟的ip企业还有超摩科技,超摩科技的锦雷3200是专为chiplet互联打造的die-to-die sphy ip,这也是超摩科技第一代chiplet互联ip产品。参数上来看,锦雷3200可以做到每通道16gbps的数据速率,在没有ecc的情况下做到小于10到15的ber。
锦雷3200 chiplet架构 / 超摩科技
锦雷3200选择了台积电n12这一工艺节点,其chiplet d2d互联样片已经流片并完成了初步测试。从应用场景上来看,超摩科技给锦雷3200的定位包括云端计算、人工智能、数据通信和自动驾驶,都是需要高传输速率的场景。在超摩科技自己推出的企业级高性能cpu观云9000中,也用到了chiplet的设计方法。
追求先进封装的eda厂商开始发力chiplet
为了实现chiplet的设计,同样需要eda厂商出力,在设计工具层面上支持chiplet。芯和半导体作为拥有3dic先进封装设计分析全流程eda的企业,也成了首家加入ucie产业联盟的国产eda厂商。
3dic先进封装设计分析全流程eda平台 / 芯和半导体
芯和半导体的3dic先进封装设计分析全流程eda平台,是业界首个用于3dic多芯片系统设计分析的统一平台,集成了新思科技3dic complier和芯和半导体的metis,做到了2.5d/3d先进封装的系统设计和仿真分析,全面支持2.5d interposer、3dic和chiplet设计,也支持台积电和三星的先进封装工艺节点。
同样开始发力chiplet的eda厂商还有合见工软。要应对chiplet在先进封装的挑战,必须打破在复杂多维空间系统级设计互连,实现数据的一致性和信号、电源、热、应力的完整性。为此合见工软在去年发布了先进封装协同设计环境(univista integrator,简称uvi)之后,又在今年6月推出了uvi功能增强版。
uvi功能增强版首次真正意义上实现了系统级sign-off功能,可在同一设计环境中导入多种格式的ic、interposer、package和pcb数据,支持全面的系统互连一致性检查(system-level lvs),同时在检查效率、图形显示、灵活度与精度上都有大幅提升。
小结
除了以上提到的这些厂商之外,还有芯云凌、牛芯半导体、长鑫存储等企业也都纷纷加入了ucie产业联盟。可以看出,对于国内专注于高速接口等高性能ip厂商和先进3d封装的eda厂商来说,chiplet的出现是一个不可多得的机遇。
芯片设计公司为了进一步减少成本加快上市时间,重复利用chiplet的频率会逐步提高。但目前chiplet仍主要用于复杂的高端芯片设计中,所用工艺也基本在5nm到16nm之间,随着未来制造成本进一步降低的话,相信会有更多的ip授权厂商完成chiplet供应商的转型。

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