芯片革命来临，科技企业会乘势而上，还是轰然倒下？

本文摘要：者指出，小芯片的应用于不仅不会促成更加专业的系统，还不会给芯片行业带给更高的产量。更加最重要的是，这可能会促成无晶圆厂半导体行业再次发生根本性改变，推展这一行业的最后产品变为小型专用芯片，而这种芯片不会与标准化处理器以及其他芯片组合在一起。 英特尔在俄勒冈州有一个技术开发小组，Ramune Nagisetty兼任该小组的首席工程师，她仍然致力于协助仅有行业创建小芯片生态系统。今年三月，Ramune Nagisetty拒绝接受了IEEE Spectrum的采访。

者指出，小芯片的应用于不仅不会促成更加专业的系统，还不会给芯片行业带给更高的产量。更加最重要的是，这可能会促成无晶圆厂半导体行业再次发生根本性改变，推展这一行业的最后产品变为小型专用芯片，而这种芯片不会与标准化处理器以及其他芯片组合在一起。

英特尔在俄勒冈州有一个技术开发小组，Ramune Nagisetty兼任该小组的首席工程师，她仍然致力于协助仅有行业创建小芯片生态系统。今年三月，Ramune Nagisetty拒绝接受了IEEE Spectrum的采访。本文中，Ramune Nagisetty就以下几个方面做出了问：1.Chiplet的定义及重要性2.英特尔的EMIB和应用于3.不存在的问题和行业标准4.对未来的未来发展谈及“chiplet”这一概念的界定以及它的重要性时，Ramune Nagisetty回应：从实质上来说，“chiplet”是一种芯片，PCB了一个IP（知识产权）子系统。

它一般来说是通过高级PCB构建，或者是通过标准化模块用于。至于它们为什么不会显得如此最重要，这是因为我们的计算出来和工作类型呈圆形爆炸式快速增长，目前没一种全能的办法来应付这些问题。彻底说道，对一流技术的异构构建是沿袭摩尔定律的一种方式。

Nagisetty指出，异构技术并不所谓要硅来已完成，它还可以应用于其他类型的半导体，例如，锗或III-Vs。当然，未来我们不会有更加多种类的半导体技术。虽然，目前我们只有基于硅的小芯片，但它们需要应用于在有所不同的技术里。

它们还可以在数字、仿真、RF以及内存技术等有所不同的领域展开调优以取得更佳的性能。在这方面，确实的驱动力是存储器的构建。

高带宽存储器（HBM）本质上是异构硅PCB构建的第一个证明，而内存器本质上是第一种异构构建类型。那么，英特尔相连小芯片的EMIB（嵌入式多芯片点对点桥）是什么，它是如何运转的呢？Nagisetty回应：我们可以把它看做是相连两个芯片的高密度桥梁，这大约是解读EMIB的最差方式。我想要，很多人都俱闻用于硅介体来不作高级PCB衬底的用途，因为它具备密切的点对点性和内置硅穿孔，这让芯片之间的高带宽相连沦为有可能。

EMIB（图中圆圈右图）用于高密度点对点相连到同一PCB内的芯片将芯片相连到EMIB的相连凸块比普通凸块（左下）具备更加细致的间距录：【 图片来源：IEEE 所有者：Intel 】EMIB本质上就是一个十分小的硅介体，它具备十分高密度的点对点性。而所谓的扰凸块是相连芯片与芯片的焊料小球，它的密度比标准PCB衬底要低得多。EMIB一般都会被嵌到一个标准PCB衬底中。

用于EMIB，你就可以在必须的地方构建最低点对点密度，然后再行用于一个标准的PCB衬底来已完成只剩的点对点。这样做有很多益处，其中之一就是节约成本，因为硅介体的成本与面积成正比。

在这种情况下，我们能将高密度点对点定位到最必须的地方。此外，用于标准的PCB衬底而不是硅介体，在整体映射损耗(由于材料特性造成的信号波动)方面也有益处。

对于英特尔用于EMIB的目的，Nagisetty是这样说明的：英特尔早已展出了几个关于小芯片的应用于，虽然其中有两种基于EMIB技术，但它们十分有所不同。第一个是Kaby Lake-G，这是我们将AMD的Radeon GPU和HBM与我们自己的CPU芯片构建而来的。我们用于EMIB构建GPU和HBM。然后我们再行通过PCB内的PCI Express（一个标准的电路板模块）构建GPU和CPU。

这个产品的确实有意思之处在于，我们用于有所不同厂商的元件和联合的行业标准接口（HBM和PCI Express）来创立一流的产品。在本例中，我们用于了一个组件（GPU和HBM），该组件需要分开放到一块板上，然后构建PCB。而PCI Express可以用作远距离发送到信号，这更加看起来典型的电路板。

将它PCB一起并不是一个拟合的解决方案，但它的速度够快。除了Kaby Lake-G，Nagisetty接下来要辩论的是Stratix 10 FPGA：Stratix 10的中心是英特尔的FPGA，被六个小芯片围困，其中四个是高速发送芯片，两个是高带宽内存芯片，它们都被PCB在一起。这个产品构建了三个厂商贡献的六种技术，更进一步证明了有所不同厂商之间的互用性。

Stratix 10 FPGA用于了行业标准的模对模模块AIB，这是英特尔的高级模块总线。它是为这个产品创立的，称得上上是一个行业标准，用作PCB内的高带宽、逻辑到逻辑点对点。所以，HBM是内存构建的第一个标准，AIB是逻辑构建的第一个标准。英特尔Stratix 10是用于EMIB相连PCB中小芯片的主要示例录：【 图片来源：IEEE 所有者：Intel 】作为这个生态系统的中心，AIB模块和FPGA确实最出色之处在于不切实际的混合给定模式。

目前，许多公司和大学也实行了DARPA的CHIPS（标准化异种基因构建和IP器重策略），利用AIB来创立小芯片。Nagisetty想谈的第三个例子是英特尔的Foveros，她说道：这是我们逻辑对逻辑的模冲刷，去年十二月我们首次谈到了这项技术。

在1月份的CES上，我们公布了涉及产品Lakefield。虽然它由小芯片构建，但不是水平砌填，而是横向砌填。这种类型的构建可以在两个芯片之间取得极高的比特率。

但它基于内部的专有的模块，而且这两个芯片基本上要展开实时设计的，以便管理电力运送和风扇等问题。就逻辑对逻辑的模冲刷而言，行业内标准的经常出现有可能还必须很长的时间，因为模基本上是联合设计的。创建在逻辑之上的存储冲刷有可能是三维冲刷标准问世的地方。

Nagisetty还特别强调，设计填充芯片时，重点要考虑到风扇问题：不难想象，砌模会激化痉挛的问题，所以我们要细心设计板面来应付痉挛情况。我们还必须考虑到整个系统的体系结构。3D填充的应用于含义将影响架构决策，不仅是物理架构，而是整个CPU或GPU和系统架构。此外，如果我们想展现出任何互用性，我们就必须有互用的材料系统。

为了构建互用性，我们必须做到大量的工作，但是我指出，风扇是仅次于的挑战，电源交付给和电源管理紧随其后。除了上述问题，创建测试的行业标准也十分最重要。

一般来说，我们不会用于PCB完的部件展开测试。所以，我们必需把长时间运作的小芯片PCB一起，这样我们就会因错误地PCB了有问题的小芯片，而造成产量上升。因此，我们要想到一个极致的测试策略。

另外，我们还必须供应商对电力和热力的大力支持。这意味著我们要相连所有构建的芯片，以便同时管理电源和热量。就电气可操作性而言，我们去年7月公布的模块AIB，实际只是一个物理级的标准，即电气和物理模块。

所以，我们还必须有跨越上层协议的标准。最后一个标准是机械标准，这一点很显著。实质上，扰凸块的摆放和块与块之间的路径必须涉及的行业标准来确保互用性。

想理解一个小芯片否需要长时间运作，一般来说要对PCB部件展开热测试。因此，我们必需在芯片PCB之前测试裸模芯片。测试PCB的部件，或者为PCB部件运送电力不会比较非常简单，而在裸模上展开测试不会遇上更加多挑战，因为测试必须额外设计测试分析仪。

另一件事是，为了测试独立国家小芯片而必须的东西都必须设计到芯片中，小芯片必需在PCB前分开已完成测试，这是十分最重要的。因为，如果PCB好的芯片里有损毁五品，就不会浪费一起PCB的好芯片。这种芯片显然大幅度提高了产量，但这只是我们用于它的一个原因，而且不是唯一的原因。

产量提升的关键因素是在PCB前测试这些芯片。这种芯片还不会转变事物的设计方式，高带宽内存构建就是一个例子。

目前，低宽带内存早已在GPU和高性能AI处理器中普遍用于。目前显然，小芯片和内存构建早已转变了芯片的设计和构建方式。

小芯片的协同设计毫无疑问是一个最重要的发展领域。我指出，未来，将有不少供应商获取这种小芯片。解读有所不同芯片供应商的市场需求，并横跨边界展开通信，这一步十分最重要。

小芯片的问世及用于只是一场革命的开始，一个新的产业生态系统将环绕这一点发展。它将转变我们设计芯片或PCB部件的方式，转变半导体生态系统的演进。

关于这个新的生态系统，Nagisetty十分悲观：我指出这对于无晶圆厂初创公司来说是一个十分激动人心的时刻，因为他们有机会创立更加小的IP子系统。当它用于小芯片构建时，这个子系统将十分有价值。DARPA芯片项目的目标之一是，反对知识产权的再行利用，并降低生产产品过程中的非经常性工程成本总量。

小芯片的经常出现容许无晶圆厂的初创公司专心于自己十分擅长于的IP部分，而不用担忧其他内容。小芯片的发展不仅对无晶圆厂初创公司有所助力，它在DARPA资助的电子兴起计划里也占有着最重要地位。虽然，有能力研发高端半导体技术的公司数量在过去几年有所上升，中小企业的创新能力也受到了影响，但这对于无晶圆厂的初创企业来说，是乘势而上的绝佳机会。

在这一领域将问世一个创意的平台，很多变化不会从这里开始，很多机会也蕴含在这里。为了增进这种基于加速器和PCB构建的新型生态系统的发展，有很多事情正在较慢再次发生。我们并无法算数出有这场革命还要多久才不会来临，但我应当会花太长时间了，也许就在近些年。

英特尔目前在市场上投入的产品都是尖端例子，可以教教我们如何在未来建构新产品。我们虽然有很多构建方案，但才刚刚开始朝这个方向发展。不过，有了这些技术，我们显然有能力比后来人获得更大的变革。(公众号：)录：本文编译器自IEEE【封面图片来源：网站名IEEE，所有者：Intel】版权文章，予以许可禁令刊登。

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