通用小芯片互联技术 (UCIe) 标准应用解析

今年三月，英特尔、AMD、Arm、两家领先的代工厂、Google Cloud、Meta、高通和 ASE 宣布，他们正在建立一种新的小芯片（chiplet）互联开放标准，名为通用小芯片互联技术（Universal Chiplet Interconnect Express，UCIe），旨在标准化小芯片的构建和相互通信方式。

过去几年的一大趋势是业内越来越多地使用多裸片先进封装，作为构建硅基系统的一种方式，通常称为系统级封装（Systems-in-Package，SiP）。目前，小芯片 (chiplet) 之间的通信没有什么重大的技术挑战，至少没有超出电路板上芯片通信的既有挑战。而在没有任何标准的情况下，所有 SiP 上的裸片都来自同一家公司（尽管通常是在多个半导体工艺节点上）。值得注意地， HBM 是一个例外（还有 HBM2 和 HBM3），JEDEC 参与了标准制定，Micron 等制造商提供了裸片堆栈，以便整合到基于高级封装的设计中。

Universal Chiplet Interconnect Express （UCIe） 标准

只有当标准得到普遍采用时，才能最大程度体现其价值。因此，对于建立小芯片互联开放标准，最重要的是哪些公司宣布加入其中。前文已经提到，最初的签署名单是：

英特尔、AMD、Arm、两家领先的代工厂、Google Cloud、Meta、高通和 ASE

在这些公司中，哪些公司实际上提供了符合标准的裸片，还有待观察。当然，Arm 不生产芯片，代工厂也不设计芯片；但也许有一天，将有可能制造一个搭载英特尔 x86 处理器、Google TPU 和高通 5G 调制解调器的 SiP，并且所有这些都整合在同一个封装中。

IP 公司没有受邀参加最初的官宣活动，可能是因为需要邀请的半导体和系统公司已经足够多。但我们将调整我们的 D2D（Die-to-Die）互连来遵循该标准——这样说应该并不唐突。

显然，UCIe 将效仿 PCIe（二者的名字都很相似）。PCIe 已经使大量供应商能够制造可以成功协同工作的电路板和芯片；同样，UCIe的目标则是使不同制造商的小芯片之间能够有类似水平的互操作性。至于什么样的商业环境能够促成这一目标，还有待观察。

至少，未来将应该有可能从多家公司购买裸片，并由这些公司制造裸片，然后当把这些裸片组装在一个先进多裸片封装时，它们可以顺利协同工作。进一步说，未来将可能有公司配备现成的裸片库存，从而消除等待生产这一过程。而更为理想的是，未来将可能有分销商（或新公司类型）拥有来自多个制造商的裸片库存，就像他们现在拥有封装好的元件一样。

开发 D2D 互连的一个重要动机是，它比 PCB 上的芯片外连接具有更高的性能和更低的功耗。事实上，最初的产品发布承诺能够以 1/20 的功耗获得 20 倍的性能（见上图的新闻稿）。

与 PCIe（和 USB）一样，UCIe 标准最初的开发工作是由英特尔完成的，然后他们将该标准捐赠给后来成立的 UCIe 联盟。与其最为相似的的标准实际上是高级互连总线 (Advanced Interconnect Bus ，AIB)，最初也是由英特尔开发而后捐赠给CHIPS 联盟；CHIPS 全称为“Common Hardware for Interfaces, Processors, and Systems（接口、处理器和系统的通用硬件）”，专注于开源的硬件和工具。

UCIe 显然不仅仅是英特尔的标准，这一点可以从最初通告的签署名单中看出。能让英特尔、AMD 和 Arm 联手合作，这件事必然意义重大。该规范包括物理层（电信号标准）和上面的协议层，并且详细说明了支持的 bump 间距，这间接指定了可以使用的先进封装技术。

上表对初始标准中的数字进行了更深入的分析。

在白皮书《Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe): Building an Open Chiplet Ecosystem（UCIe：构建开放的芯片生态系统）》中，有这样一段总结：

《UCIe：构建开放的芯片生态系统》

业界对一个开放的小芯片生态系统有巨大的需求，它将释放整个计算连续体的创新。UCIe 1.0 提供了极高的能效和极具性价比的性能。事实上，它是一个具有即插即用模式的开放标准，以多个成功的标准为蓝本，并由一群最合适不过的行业领导者推出，这将确保该标准被广泛采用。我们预计下一代创新将发生在小芯片层面，而使小芯片组合能够提供不同功能以供客户选择，将充分满足客户的应用要求。

编辑：黄飞