小芯片互联标准UCIe简介
2022年3月3日,AMD、ARM、Advanced Semiconductor Engineering, Inc. (ASE)、谷歌云、英特尔、Meta、微软、高通、三星和台积电等联合推出小芯片生态系统互联标准Universal Chiplet Interconnect Express(UCIe),并同步推出1.0版本的UCIe标准规范,其目标是制定标准,简化芯片相关设计流程,促进来自不同芯片制造商的小芯片之间的完全互联,且允许芯片制造商混合搭配小芯片,打造一个完整且兼容的生态系统。
UCIe 标准芯片由一堆第三方逻辑块构建而成,所有的逻辑块都通过UCIe规范连接在一起。
UCIe 使用现有的PCI Express (PCIe)标准或相关的Compute Express Link(CXL)接口传输数据。从本质上讲,芯片制造商可以从一家公司获取 CPU 内核,从另一家公司获取图形内核,从第三家芯片公司获取 WiFi 模块或 5G模块,然后运用UCIe规范协议,就像拼乐高积木一样将它们在芯片层面组装在一起。
什么是“Chiplet”
小芯片(Chiplet)设计将是延续摩尔定律的关键。
小芯片(Chiplet)是一种包含明确定义功能子集的微型集成电路,是组成更大集成电路(如计算机处理器)的处理模块的一部分。小芯片不是在固定内核需求数量的单片硅上制造处理器,而是允许芯片制造商采用多个较小的芯片封装成更大的集成电路。
众所周知,小芯片不但能在单个封装中使用不同类型的工艺节点还可降低成本,因为随着摩尔定律的减弱,芯片制造商正在努力解决越来越困难的半导体尺寸缩放问题。小芯片的长期愿景是芯片厂商可以开发自己的专用芯片,然后与其他公司现成的芯片设计配对组合,达到降低成本的同时也能加快产品上市时间。
然而,由于小芯片之间缺乏标准互联规范,导致现有的小芯片不能与其他专用芯片配对使用,且该行业长期以来缺乏对小芯片组互联设计的标准化验证,使得小芯片生态系统很难实现。
UCIe 是一种分层协议,分为物理层和协议层,D2D适配器。
物理层列出了小芯片将用于相互通信的电信号标准,以及物理通道的数量和支持的凸起间距。
协议层定义了覆盖在这些信号上的更高级别的协议,以提供必要的功能集。然而,该规范没有涵盖的是用于提供小芯片之间物理连接的封装/桥接技术。
D2D 适配器为链路状态管理和小芯片之间的参数协商提供了基础,还负责通过 CRC 和链路级重试为额外的数据可靠性保护提供可选支持。
UCIe 1.0规范很大程度上只是一个”起点“标准,随着芯片封装等技术的更新迭代,未来UCIe规范也将不断被完善,通过标准化方式定义小芯片甚至管理小芯片,进一步实现小芯片互联生态系统。