Chiplet成大芯片设计主流方式，开启IP复用新模式

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）Chiplet又称“小芯片”或“芯粒”，它是将一个功能丰富且面积较大的芯片裸片（die）拆分成多个芯粒（chiplet）。Chiplet技术让芯片从设计之初就按照不同的计算单元或功能单元对其进行分解，然后每个单元选择最适合的工艺制程进行制造，再将这些模块化的裸片互联起来，降低芯片设计的成本和难度。

 
Chiplet模型已经被证明是可行的，目前AMD、英特尔、博通和Marvell等公司都已经推出自己的Chiplet架构芯片。Chiplet是能实现特定功能的、未经封装的裸芯片（die），提升 IP 模块经济性和复用性。因此，Chiplet对IP产业发展有重大影响。
 

Chiplet革新IP业务模式

Chiplet提出的大背景是摩尔定律发展已经失效，就连英特尔公司CEO帕特・基辛格都已经承认，以现在的发展速度，晶体管数量接近每三年翻一番，实际上已经落后于摩尔定律的速度了。而Chiplet理念让芯片产业能够重耕此前的代工制程，通俗的理解就是，基于10nm工艺能够打造出7nm芯片的性能。
 
Chiplet让芯片设计呈现全新的特点，首先第一个就是IP芯片化。传统意义上，IP可以分为硬核、软件和固核，Chiplet则更像是一种硬核方案，这样一些IP就需要芯片公司自己设计生产了，或者不需要跟随处理器内核一起完成制造，最终芯片公司自己设计的产品、特殊功能的Chiplet被统一封装在一起。那么，这些IP实际上更像是一种小芯片，所以被称为IP芯片化。
 
一般而言，硬核是不可定制的，就是用于执行特殊的功能，比如一些DSA，专门面向特定的功能而设计，比如专门进行张量计算的TPU，或者各种加速器，以及网络接口IP等。当然，像模拟电路这种对制程不敏感的也可以用Chiplet。这样就让芯片设计主体部分达到最小化，从而提升设计效率，缩短上市周期。
 
虽然市场也有同构集成的Chiplet芯片，比如AMD公司的第一代服务器CPU Epyc，不过理论来说，最能发挥Chiplet效能的是异质、异构集成。异质就是指裸片基于不同材质和不同工艺制造而成，异构则是指不同功能、不同架构的新品巧妙地集成在一起。
 
所以说Chiplet更像是IP芯片化，因为软核和固核还有一定的定制属性，在芯片设计过程中还能够根据需求去做更改，Chiplet就很简单粗暴，直接拿过来封装就可以了，基本不具备再开发属性。
 
所以说，Chiplet会带来一些IP设计服务的变化，具有芯片设计能力的IP供应商可以根据芯片公司的需求将一些IP打造成Chiplet，达到硅片级别的IP复用。从这个层面来说，具有芯片设计能力或者经验的IP供应商会更有机会。
 

接口IP是Chiplet的大蓝海？

虽然市场上已经有Chiplet的成功案例，不过主要是大厂自己主导的，有很强的封闭性，因此Chiplet还需要解决一些问题，比如连接标准、封装检测、软件配合等。
 
虽然现在英特尔、AMD、ARM、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta和微软等公司联合推出了UCIe——Universal Chiplet Interconnect Express，Die-to-Die互联标准，不过到目前为止，已经成功商用的Die-to-Die互连接口协议多达十几种，要统一并不容易，比如串行接口及协议有LR、MR、VSR、XSR、USR、PCIe、NVLink；Cache一致性标准有CXL、CCIX、TileLink、OpenCAPI等。不过，如果要最大化发挥Chiplet的威力，统一的互联标准是不可或缺的。
 
目前Chiplet让产业界看到的一大潜能是接口IP的用量增加。从具体分类来看，接口IP分为有线接口IP和无线接口IP，有线接口IP包括USB、PCIe、DDR、SATA、D2D等；无线接口IP主要包括蓝牙、Zigbee、Thread等。由于Chiplet把芯片切分成不同的小芯片并互联，相较于CPU对外的方式，接口用量会大增，因此面积小、功耗低、高带宽的接口IP会是一个关键。据IPnest预测，2025年接口IP市占率有望超过CPU，成为排名第一的IP品类。
 
由于目前Chiplet主要和数据处理芯片挂钩，因此PCIe IP、DDR IP以及以太网/D2D的发展机会最大，这几类接口IP在2022年-2026年都将以超过27%的年复合增长率高速增长。
 

小结

Chiplet会改变IP产业的商业模式，其方式类似硬核，不过准确地说是IP芯片化，和过往的硬核依然是有区别的。由于Chiplet最终要作用于大芯片中，因此IP公司需要对芯片架构、芯片互联和封装等有深度的理解，需要有芯片设计能力，这将成为一道分水岭。从IP类型来看，接口IP未来今年将会捕捉到巨大的机会。