芯片制造的ip是什么意思-什么是小芯片

01什么是Chiplet

02为什么要做Chiplet

01什么是Chiplet

众所周知，设计大芯片非常困难且成本高昂。 以小米11首发的主流SoC——骁龙888为例。 该SoC集成了CPU、GPU等众多不同功能的计算单元以及众多接口IP，拥有数百亿个晶体管。 。

设计人员需要同时规划和设计架构，并在同一晶圆上完成制造和封装。 任何一个单元或环节的任何缺陷都会导致芯片失效。

同时，这款SoC的制造工艺为5nm。 据行业统计，工艺节点为5nm时，单位工艺节点的设计成本超过2亿美元，芯片的投资不小。

高通660芯片架构

Chiplet 的理念恰恰相反。 Chiplet也称为“小芯片”。 它是一个复杂的SoC芯片，从设计时就被分解为不同的功能单元。 然后通过选择最合适的半导体工艺技术来单独制造每个单元，然后通过先进的封装技术将各个单元相互互连，就像“乐高积木”一样封装成片上系统组。 【1】

换句话说，传统的芯片设计是将各种IP组合起来，然后制造出来，而chiplet则是先将功能一一分离，设计并生产出小芯片，然后通过封装将它们“组合”起来。 IP 变成小芯片。

小芯片和 IP

我们再举一个CPU的例子，方便读者更深入的理解。

Intel的CPU处理器有多种架构。 Skylake 是较为著名的架构之一。 与上述SoC类似芯片制造的ip是什么意思，这款CPU也集成了多种单元，同样采用传统的设计思路：一次性完成整体设计和制造。

Skylake架构CPU

AMD推出的Zen1架构CPU采用了chiplet设计思想：首先设计并生产一个小芯片Die1（1号芯片），然后将四个相同的Die堆叠在一起，并通过Infinity Fabric互连；

Zen1架构

Zen 2架构进一步升级。 接口部分IO die的内存控制器集中在一个单独的芯片上，计算和存储部分放在外部并与之连接。 五个小芯片组成了这个大芯片。

Zen2架构Zen2架构

近年来，在全球科技巨头的研发场景中，放弃SoC传统架构，转向chiplet似乎已经成为一种趋势。 这种现象在高性能计算应用场景中尤为突出。

目前，海外使用Chiplet设计芯片的公司包括英特尔、AMD等传统芯片厂商，苹果等手机厂商，谷歌、亚马逊等互联网公司，以及特斯拉等智能驾驶公司。

国内企业有华为、寒武纪、必仁科技、鑫东科技、新立等。

那么问题来了，Chiplet的“香”在哪里呢？

02为什么要做Chiplet

总而言之，Chiplet的核心优势就是能够降低成本。 成本能够降低的核心原因是Chiplet下的芯片良率会提高。

一般来说，计算能力高的芯片面积会越来越大。 比如NVIDIA去年发布的Volta架构核弹级GPU GV100面积就率先突破了800mm2大关。 据称，Ampere系列新型核弹级GPU将于今年推出。 GPU在7nm工艺下将达到826mm2。 【2】

晶圆的缺陷率是一个恒定值。 面积越大，“撞”缺陷的概率就越大，成本也会相应增加。 另一方面，小芯片将大芯片分成小芯片。 面积减少了，良率提高了，成本自然就降低了。

此外卡通形象，Chiplet还有很多优点。

首先吉祥物设计，减少对先进制造工艺的需求。 在芯片的内部结构中，计算单元确实需要最先进的制造工艺，但其他模块如模拟、存储、射频等则不需要。

对于传统的芯片设计来说，所有模块必须在同一流程下设计，这不仅造成浪费，而且也不是最优方案。 以模拟IP为例，选择先进的工艺会带来漏电、噪声等问题。

Chiplet模式可以让您自由选择不同裸芯片的工艺，然后通过先进封装进行组装芯片制造的ip是什么意思，更加灵活。 在chiplet模式下，芯片可以异构集成（不同工艺）或异构集成（不同材料）。

异构集成和异构集成

二是缩短产品上市周期。 对于SoC来说，它的迭代必须同时进行（即使你只想更新计算模块），一次迭代需要花费大量的时间和精力，而且迭代速度慢；

即使有可复用的IP支持，芯片开发的加速也非常有限，因为SoC原型设计形成后，还要经历软硬件协同验证、后端和物理设计、流片制造、封装测试等流程。都是不可或缺的。 可以说IP是“复用但未完全复用”。

如果是chiplet，则只能根据场景需求迭代更新部分小芯片。 而且，chiplet本身是一个成品小芯片，经过了完整的设计、制造和测试过程。 只需要直接打包一次即可。 可以使用。 其复用程度远远大于现在的IP。

第三，Chiplet为进一步提升芯片性能提供了更多途径。 例如，前面提到的Zen2架构CPU将高速SerDes IO模块与其核心逻辑分离，从而为功耗提供了更多的布局选择；

另一个例子是Chiplet，它将处理器核心和存储芯片与3D堆叠技术结合起来，提高信号传输质量和带宽，解决CPU和AI芯片的性能瓶颈。

如果我们站在更高的角度，赋予Chiplet“更高的价值”，Chiplet将为日益个性化、碎片化的场景提供更好的解决方案。

本质上，人们对电子产品性能的特定需求推动了芯片的发展。

为了让游戏变得更好玩，脱胎于CPU的GPU诞生了。 为了更快、更安全地处理数据，脱胎于CPU的DPU诞生了。 可以预见，未来还会出现更多类型的XPU。

但众所周知，芯片的投入是巨大的。 如果一个场景不够广阔或者芯片出货量不够大，成本就无法收回，所以很多场景不会有专用芯片。

成本控制和性能提升之间始终存在着矛盾，而Chiplet却找到了一定的平衡点。 我们可以想象chiplet时代的芯片设计公司：

“他们可以完全专注于一个或几个最核心竞争力的小芯片，以比以前更低的成本不断迭代和更新，采购他们需要的零件，最后组装小芯片。”

类似于抖音、淘宝的“千人千面”，Chiplet可以针对更细分、更分散的场景形成兼顾成本和性能的新解决方案。

这是chiplet 最美妙的事情。

那么问题来了，Chiplet已经发展到什么程度了？ 有哪些困难？ 会给哪些产业链带来新机遇？