理解Chiplet设计方法与建模需求

逍遥设计自动化

引言
- c7 q, U( G. ~: C$ @- x半导体行业对Chiplet的兴趣正在不断增长，但要实现广泛的商业应用，还需要更多的标准、更先进的建模技术、方法论以及大量投资。Chiplet具有显著优势，包括更快的上市时间、不同工艺节点的一致性结果，以及与单片SoC相比更高的良率。目前，行业内对Chiplet开发存在两种主要方法[1]。
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设计方法与市场动态
Chiplet领域目前存在两种竞争理念。大型垂直整合企业致力于严格控制接口规范，而初创公司、系统公司和政府机构则提倡基于标准化互联的自上而下方法。这种二分法为行业带来机遇和挑战。
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1 l7 c$ w4 ~8 Z2 O传统的垂直整合模式允许公司对应用和半导体进行优化控制，避免互操作性问题。英特尔和AMD等公司已成功实施这种方法，主要专注于良率优化和大型芯片尺寸管理。
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图1展示了Cadence的系统Chiplet架构，说明了系统控制处理器、安全管理处理器和高速处理器通过片上网络连接的集成方式。

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建模需求与挑战
Chiplet建模包含设计师必须考虑的几个关键方面：
. E8 B7 n2 l! x# M: B性能建模：包括对系统级分析必需的晶体管级建模。当处理多个Chiplet时，复杂性会增加，因为每个组件可能具有不同的性能特征。
热分析：封装设计师需要详细的热模型来了解相邻Chiplet之间的热流动。
8 R# m& Z) c% Y3 \- S" r+ }在多Chiplet设计中，散热模式会影响整体系统性能。
功耗建模：与单片方案相比，Chiplet设计中的功耗模式和电压漂移考虑更为复杂。设计师需要准确的模型来预测不同Chiplet的功耗行为。

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: }" j3 z- z% S9 O标准化与互操作性
$ M& `" u2 U/ p5 {& w; g+ T4 \' f行业正通过Chiplet数据可扩展标记语言(CDXML)交换格式等计划推进标准化。开放计算项目(OCP)和JEDEC的这项合作旨在创建一种描述性语言，解决互操作性挑战。
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标准化的主要进展包括：
  y9 @3 W9 J0 s+ S2 r通用Chiplet互连Express(UCIe)标准，适用于先进和标准封装
9 n6 I+ p* q! n" G$ v2 B用于顶层连接的IP-XACT模型
, M8 }9 I# {- U# D% B7 s架构模型的标准化接口
( {8 M! Z/ I* c5 w& t工作负载分析的性能模型

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1 |6 R- w' _3 L& L& y& }( s+ |未来方向与行业需求
5 [' Z% M4 J) hChiplet技术的成功很大程度上取决于具体案例和标准化工作。行业专家建议可能需要"变革性"方法——由拥有重要知识产权的公司主动建立事实标准，而不是等待委员会驱动的标准化。
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结论
Chiplet方法代表半导体设计方法论的重大转变，但成功取决于解决几个关键挑战。行业需要在标准化与创新之间取得平衡，同时确保建模能力与设计需求同步发展。随着技术的成熟，预计将出现更多标准化方法和改进的建模技术，使基于Chiplet的设计更易于实现。
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, F* R# |3 X: G+ F1 C9 [2 U参考文献
[1] Mutschler, "Top-Down Vs. Bottom-Up Chiplet Design," Semiconductor Engineering, Nov. 26, 2024. [Online]. Available: https://semiengineering.com/top-down-vs-bottom-up-chiplet-design/ [Accessed: Dec. 1, 2024]
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