2023是否会成为Multi-Die的腾飞之年？

来源:新思科技发布时间:2023-02-071926浏览

今年似乎每个人都在讨论Multi-Die（集成多个异构小芯片）系统。随着计算需求激增和摩尔定律放缓，这种将多个异构晶粒或小芯片集成到同一封装系统中的方式，能够为实现苛刻PPA、控制成本以及满足上市时间的一系列需求提供一个更合理的解决方案。Multi-Die系统让开发者能够以具有成本效益的价格加速扩展系统功能、降低风险、快速打造新的产品型号，从而实现灵活的产品组合管理。

Multi-Die系统现在已经上市了，但这个概念是早在一两年前就被提出的，只不过进展一直十分缓慢。2023年对Multi-Die系统来说也许会是个转折点。

首先，以这些架构为基础的更广泛的生态系统日渐成熟，为实现成本效益以及取得成功提供了更大的机会。其次，设计和验证工具、IP以及制造方面的投资相结合，将会有效克服之前的障碍，为Multi-Die系统的普及铺平道路。Multi-Die正在逐渐被主流半导体世界所接受。

2023年，Multi-Die系统

被大规模采用的开端之年

从疫苗研发到气候变化，从智能手机到先进机器人，设备和系统的智能水平在不断提升，但对芯片的要求却是在尺寸不变或者更小的情况下，提供更高的带宽、更好的性能和更低的功耗。芯片尺寸正在接近极限，在单个SoC中，处理能力、内存、带宽也都遇到了瓶颈。

解决上述困境正是Multi-Die系统的价值所在，它为激发持续创新提供了新的途径。

Multi-Die系统可以拥有数万亿个晶体管，开发者可以根据特定功能的独特要求以及整体系统性能和成本目标，灵活地指定特定功能的晶粒采用特定的工艺技术。

我们预计从2023年开始，未来几年将是Multi-Die系统设计显著增长的几年。

高性能计算（HPC）和超大规模数据中心领域因为存在大量计算密集型工作负载，预计将成为Multi-Die架构的最大采用者。
移动设备领域的芯片开发者需要在设备尺寸和内存都受限的情况下实现更好的PPA，因此也会采用Multi-Die设计。考虑到Multi-Die的多种形式，一些移动设备制造商正在利用先进的封装来提高芯片密度。
汽车芯片开发者也在采用Multi-Die架构，例如用于人工智能模型训练的Tesla D1。业内越来越多的芯片制造商对此愈加重视。通过针对不同的专业功能使用不同的晶粒，汽车子系统可以更好地满足整体PPA和成本要求。

凭借在成本、功能集成和扩展方面的优势，Multi-Die系统正迅速渗透到各个应用领域。所有迹象都表明，2023年将成为Multi-Die系统被大规模采用的开端之年。

Multi-Die生态系统越来越成熟

目前不仅AMD、苹果、亚马逊和英特尔等芯片制造商推出了Multi-Die设计，业内其他主要厂商也在这方面取得了重大进展。Multi-Die架构的生态系统正在迅速走向成熟，这将加速Multi-Die系统在市场上的大规模采用。

工具支持是Multi-Die系统走向成熟的重要推动因素。

之前开发者们大多使用需要手动分析的专有工具和脚本，但现在有了更多统一而成熟的整体性工具，这些工具可以简化设计、验证、测试、签核和芯片生命周期管理等功能，让开发者不再被深层的设计复杂性所困扰。此外，标准化IP可以提供安全稳定的die-to-die连接，降低集成风险并加速chiplet市场发展。

联盟、流程和先进封装技术是推动Multi-Die生态系统走向成熟的另一个标志。

新思科技是主要行业联盟的一员，新思科技的3DIC Compiler协同设计和分析平台经过认证，可用于关键流程，并且针对先进的封装技术获得了生产验证。外包半导体封装和测试（OSAT）供应商则提供了Multi-Die封装所需的技术。此外，硅中介层、重分布层（RDL）和3D堆叠等先进封装技术取得了重大突破，能够实现高集成密度、更低功耗和更高性能。

在标准方面，通用芯粒互连技术（UCIe）规范是关键的推动因素之一，并且成为目前die-to-die连接的首选标准：

该规范目前支持2D、2.5D和桥接封装，预计将支持3D封装。
唯一一种具有完整的die-to-die接口堆栈的标准。
它支持每个引脚高达32 Gbps的带宽，足以满足当前和未来的应用。

此外，利用光来传输和处理数据的硅光子技术也在异构Multi-Die封装中占有一席之地。通过提供高能效的带宽扩展，集成到Multi-Die系统中的光子芯片可以解决日益严峻的功耗和数据量挑战。OpenLight是一家由新思科技和Juniper Networks联合成立的公司，它提供了一个集成激光器的开放式硅光子平台，可简化将硅光子技术集成到芯片设计中的过程。