摩爾定律發(fā)展至今已有50年,，在這50年間,，不斷有人唱衰，甚至有人提出“摩爾定律已死”的觀點(diǎn),。

　　芯片制造商已經(jīng)使用了各種手段來(lái)跟上摩爾定律的步伐,，譬如增加更多的核心，驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部的線程,，以及利用各種加速器,。但還是無(wú)法避免摩爾定律的加倍效應(yīng)已經(jīng)開(kāi)始放緩的事實(shí)，不斷地縮小芯片的尺寸總會(huì)有物理極限：在同等面積大小的區(qū)域里,，擠進(jìn)越來(lái)越多的硅電路,，漏電流增加、散熱問(wèn)題大,、時(shí)鐘頻率增長(zhǎng)減慢等問(wèn)題難以解決,。所以,，有唱衰的言論自然不算奇怪。

　　那我們先來(lái)看一下到底什么是“摩爾定律”,。摩爾定律是以英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore)的名字命名的,。他曾在1965年時(shí)提出，半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年增加一倍,。1975年,，他又根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況對(duì)摩爾定律進(jìn)行了修正，把"每年增加一倍"改為了"每?jī)赡暝黾右槐?quot;,。

　　最近有文章指出,，某種技術(shù)似乎可以解決摩爾定律失效。Marvell公司網(wǎng)絡(luò)首席技術(shù)官兼高級(jí)主管Yaniv Kopelman就曾說(shuō)過(guò)：“明年你會(huì)聽(tīng)到更多關(guān)于chiplet的消息,。chiplet是解決摩爾定律死亡的好方法,。三年前，我們?cè)谝慌_(tái)交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)了這個(gè)方法,，我們一直在內(nèi)部產(chǎn)品線中重用技術(shù),。”

　　圈出重點(diǎn)詞匯“chiplet”,，這一項(xiàng)技術(shù)真的可行嗎,？與非網(wǎng)小編這就來(lái)大家走進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。

　　chiplet定義

　　說(shuō)到底就是小芯片,，你可以把它們想象成高科技的樂(lè)高積木,。首先將復(fù)雜功能進(jìn)行分解，然后開(kāi)發(fā)出多種具有單一特定功能,，可相互進(jìn)行模塊化組裝的“小芯片”（chiplet）,，如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算,、信號(hào)處理,、數(shù)據(jù)流管理等功能，并最終以此為基礎(chǔ),，建立一個(gè)“小芯片”的芯片網(wǎng)絡(luò)。

　　芯片網(wǎng)絡(luò)是什么,？

　　未來(lái)的電腦系統(tǒng)可能只包含一個(gè)CPU芯片(chiplet)和幾個(gè)GPU,，這些GPU都連接到這個(gè)chiplet芯片上，形成芯片網(wǎng)絡(luò),。

　　chiplet的作用

　　chiplet可以將不同的計(jì)算機(jī)元件集成在一塊硅片上,，來(lái)實(shí)現(xiàn)更小更緊湊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　未來(lái)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，可能不是由單獨(dú)封裝的芯片制造的,，而是在一塊較大的硅片上互連成芯片網(wǎng)絡(luò)的IC制造的,。

　　IC即集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個(gè)電路中所需的晶體管,、電阻,、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi),，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體,，使電子元件向著微小型化,、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步,。它在電路中用字母IC表示,。

　　新的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　未來(lái)的電腦，集成度更高,，可能在電路板上,，更多的分立元件將消失，插來(lái)插去的元件會(huì)越來(lái)越少,。

　　chiplet還提供了一種方法,，以最小化建設(shè)與尖端晶體管技術(shù)的挑戰(zhàn)。最新,、最大,、最小的晶體管也是設(shè)計(jì)和制造最棘手和最昂貴的。在由芯片構(gòu)成的處理器中,，這種尖端技術(shù)可以留給投資回報(bào)最豐厚的設(shè)計(jì)部分,。其他芯片可以使用更可靠、更可靠和更便宜的技術(shù)制造,。較小的硅片本身也不太容易產(chǎn)生制造缺陷,。

　　AMD在去年測(cè)試了chiplet，使用一個(gè)名為Epyc的服務(wù)器處理器,，通過(guò)捆綁四個(gè)芯片來(lái)制造,。這可以幫助AMD的芯片向存儲(chǔ)器和其他組件提供更多的數(shù)據(jù)帶寬，而不是與英特爾的服務(wù)器芯片進(jìn)行更傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng),。他的工程師們估計(jì),，如果把Epyc做成單個(gè)的大芯片，制造成本幾乎會(huì)翻倍,。

　　按照規(guī)劃,，這個(gè)新形態(tài)的產(chǎn)品可以讓數(shù)據(jù)移動(dòng)得更快，更自由，且能制造更小,，更便宜,，集成度更緊密的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　　英特爾已經(jīng)開(kāi)始推出自己的模塊化設(shè)計(jì),。其中之一展示了chiplet如何不僅僅用于高端服務(wù)器芯片,，而且可能最終出現(xiàn)在您的下一臺(tái)筆記本電腦中。

　　Pentagon也在基于chiplet進(jìn)行樂(lè)高芯片制造策略,，這是價(jià)值15億美元的研究項(xiàng)目的一部分,，該項(xiàng)目名為“電子復(fù)興計(jì)劃”（Electronics Resurgence Initiative），試圖在摩爾定律逐漸消失的同時(shí),，維持計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步,。

　　當(dāng)然，到目前為止,，只有Marvell將這一概念用于商業(yè)用途,，而且這一概念僅適用于其基于模塊化芯片（MoChi）架構(gòu)的芯片。從那時(shí)起,，三個(gè)不同的計(jì)劃已經(jīng)開(kāi)啟,，分別涉及到DARPA；IEEE與SEMI合作的國(guó)際器件與系統(tǒng)路線圖,；以及一系列公司,，包括Netronome、Achronix,、Kandou Bus,、GlobalFoundries、NXP,、Sarcina Technology和SiFive,。Leti和Fraunhofer等機(jī)構(gòu)也在歐洲開(kāi)展工作。

　　三年前,，Marvell推出了基于Kandou互連結(jié)構(gòu)的MoChi架構(gòu),。從那時(shí)起，由于器件微縮成本的上升,，以及AI算法,、汽車(chē)芯片、5G等新市場(chǎng)幾乎不變的流量的推動(dòng)下,，其他公司開(kāi)始積極參與其中,。

　　今后的挑戰(zhàn)

　　1、創(chuàng)建一個(gè)由多家公司開(kāi)發(fā)硬IP的基礎(chǔ)設(shè)施并不是一件輕而易舉的事情,。而且,，由于芯片是由多家公司在多個(gè)地區(qū)開(kāi)發(fā)的,，這就變得更加困難,。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)語(yǔ)言問(wèn)題,，對(duì)可靠性、安全性和靜電/接近效應(yīng)的描述在某些應(yīng)用中可能需要比其他應(yīng)用更精確,。

　　2,、每次添加新器件時(shí)，復(fù)雜性都會(huì)增加兩到三倍,。

　　3,、還有其他問(wèn)題是芯片之間的接合。由于成本的原因,，接合需要壓過(guò)有機(jī)襯底（run over an organic substrate）,，而不是使用interposer（內(nèi)插層）。第二個(gè)問(wèn)題涉及分區(qū),。

　　4,、 “當(dāng)你設(shè)計(jì)chiplet時(shí)，有時(shí)你會(huì)在中間分割I(lǐng)P,。我們面臨的挑戰(zhàn)是在哪里進(jìn)行裁剪,，以及如何開(kāi)發(fā)允許這種裁剪的體系結(jié)構(gòu)。對(duì)于交換機(jī)或CPU,，主要關(guān)注的是組件的延遲,。另一個(gè)問(wèn)題是將所有這些投入生產(chǎn)。在演示中構(gòu)建IP很容易,，但要實(shí)現(xiàn)適合生產(chǎn)的IP還有很長(zhǎng)的路要走,。它需要通過(guò)ESD、熱,、冷和各種流程的測(cè)試,。這需要大量的工作，而且需要時(shí)間,?！?/p>

　　chiplet玩家

　　DARPA的CHIPS（通用異構(gòu)整合和IP重用策略）計(jì)劃贏得了波音、洛克希德,、諾斯洛普·格魯門(mén),、英特爾、美光,、Cadence,、Synopsys等公司的支持，用于商業(yè)和軍事/航空應(yīng)用,。同樣,，SEMI和IEEE也在推廣更快整合的共同路線圖，西門(mén)子的Mentor事業(yè)部已經(jīng)建立了一個(gè)可以在這方面提供幫助的封裝流程。

　　但要將這一點(diǎn)提高到主流商業(yè)水平還有很長(zhǎng)的路要走,。

　　在此基礎(chǔ)上,，需要開(kāi)發(fā)工具和方法，使所有這些都能發(fā)揮作用,。雖然較小的芯片相比于較大的芯片有更好的產(chǎn)量,，但當(dāng)這些芯片被封裝在一起時(shí)，有許多事情可能會(huì)出錯(cuò),。一個(gè)壞的chiplet會(huì)殺死整個(gè)封裝,。此外，芯片或模組在封裝,、測(cè)試甚至運(yùn)輸過(guò)程中都可能受到損壞,，如果涉及多個(gè)芯片，則損壞的成本會(huì)更高,。

　　工具在配置這些器件時(shí)提供了更多一致性,。它們還可以減少設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，特別是當(dāng)復(fù)雜性超過(guò)人腦在多維空間中映射所有可能的交互和電氣影響的能力時(shí),。

　　工具從EDA的規(guī)劃方面開(kāi)始,，但它會(huì)繼續(xù)到制造的檢查和測(cè)試階段。在某些情況下,，工具驅(qū)動(dòng)方法,，在某些情況下，情況正好相反,。但是一旦這個(gè)基礎(chǔ)建立起來(lái),，它就為改進(jìn)工藝、降低成本和試驗(yàn)新的可能性（例如內(nèi)部裸片間的硅光子學(xué)）提供了回旋余地,。

　　雖然光子學(xué)已經(jīng)出現(xiàn)了一段時(shí)間,，但它主要用于各種類(lèi)型的服務(wù)器和大型數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)。將其放入封裝中將對(duì)性能,、延遲和與熱相關(guān)的影響產(chǎn)生重大影響,。但在這一點(diǎn)上，以有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格在商業(yè)規(guī)模上推出這一產(chǎn)品的速度有多快還是個(gè)未知數(shù),。

　　盡管如此,， chiplet的發(fā)展勢(shì)頭非常強(qiáng)勁，在過(guò)去一年的技術(shù)會(huì)議上,，許多關(guān)于chiplet的討論都提到了光子學(xué)作為未來(lái)的發(fā)展方向,。

　　結(jié)論

　　商用chiplet至少還需要幾年的時(shí)間。它已被證明在有限的應(yīng)用中有效,，而且隨著時(shí)間的推移,，很有可能芯片工業(yè)的很大一部分將會(huì)朝這個(gè)方向發(fā)展,。但仍有一些問(wèn)題需要解決，這需要許多公司而不僅僅是少數(shù)公司的努力,。