芯粒（chiplet）市場是整個芯粒領域最值得關注的話題之一。毫無疑問，技術問題會及時得到解決，例如芯粒裸片到裸片接口、創(chuàng)建良好的芯粒庫格式，或是改善已知良好裸片的測試。但芯粒商業(yè)模式將何去何從，依然迷霧重重。

理想的模式是：準備好一個 Intel CPU 芯粒、一個 NVIDIA GPU 芯粒、一個高通調制解調器芯粒和一個 AMD/Xilinx FPGA 芯粒，然后將它們置于同一個系統(tǒng)級封裝中即可。

但我們目前所處的階段離這個目標還很遙遠。

在今年美國硅谷舉辦的芯粒峰會（Chiplet Summit）上進行了一場題為“如何打通芯粒市場”的小組討論會。該會議由 Meta 公司的 Ravi Agarwal 主持，與會者（下圖中從左到右）依次為：

Ventana Micro Systems 公司的 Charles 先生

Alphawave Semi 公司（即 Alphawave IP 公司）的 Clint Walker

Marvell 公司的 Mark Kuemerle

NVIDIA 公司的 Durgesh Srivastava

Samsung Foundry 公司的 Kevin Yee

這場小組討論會精彩紛呈，不僅座無虛席，甚至還有很多站著的聽眾。因此，本文總結了此次討論會的精華內容，以與現(xiàn)場一致的問答形式與大家分享。

Q1.多家公司的芯粒能否組合起來協(xié)調運行？

Ventana

大家對芯粒都很感興趣，但當下只有自研芯粒的大公司才能生產出來。我們面臨的挑戰(zhàn)是，多家公司的芯粒能否組合一起協(xié)調運行？我們的生態(tài)系統(tǒng)中有很多不同的公司，今天就讓我們討論一下這個目標能否實現(xiàn)。

Alphawave 公司：我們今天的討論十分火熱，按某種規(guī)律來說，如果一次會議有很多人出席，那么五年之內就會形成一個市場。

Marvell 公司：打造開放的芯粒市場，這個設想很美好，但需要克服很多障礙。理想化的情況是可以像逛商場一樣隨意挑選產品。目前，只有垂直整合公司或者供應商可以按照規(guī)范打造產品，只限于數(shù)量有限的芯粒和值得信賴的合作伙伴。這與“開放式芯粒市場”的構想相去甚遠。那該如何循序漸進地實現(xiàn)這一點？下圖展示了各種基于芯粒的設計實現(xiàn)方法的優(yōu)點（綠色）和缺點（紅色）。

NVIDIA 公司：業(yè)內認為，摩爾定律在推出 51 年后已經失效，就目前而言，超越摩爾定律成為了新常態(tài)。我們需要一種適合小型供應商的解決方案。

Samsung 公司：芯粒早已成為一種解決方案，但如何才能將其業(yè)務化或市場化？互操作性可能意味著要開發(fā)很多專有技術，對于市場來說，必須要有一個開放的標準。PCIe 之類的接口有“plugfest”事件來確保互操作性，那么裸片到裸片設計也需要類似的標準，但我們對此毫無頭緒。封裝是最棘手的問題之一。

Q2.芯粒的未來市場需求

1.未來 5-10 年芯粒的市場需求如何？

Marvell 公司：大家時刻都在尋找一種方式來使用多芯片系統(tǒng)，以優(yōu)化開支結構。多芯片系統(tǒng)屬于高端基礎架構。我們偶爾會開發(fā)單芯片，不過現(xiàn)在的需求寥寥無幾。

Ventana 公司：汽車 ADAS 解決方案非常龐大，無論怎樣，裸片終究需要分割開，所以不妨就此開始解決。我們需要有機基板，它不局限于超大型、造價超高的芯片。

兩年內，AI 數(shù)據(jù)中心的市場規(guī)模將達到 5000 億美元，需求很旺盛。對此，芯粒是唯一的選擇。

NVDIA

Samsung 公司：我們和許多客戶溝通過，其中一些垂直整合商表示，他們如今有 50% 的設計是基于芯粒的。在 5-10 年內，需求將非常高，但對其他廠商來說，我們需要構建一個生態(tài)系統(tǒng)。OSAT 需要準備就緒，接口互操作性也是必需的（UCIe 已經發(fā)布但尚不成熟）。Open HBI 好像消失了。

2.芯粒可以采取哪種商業(yè)模式，在 KGD（Known-good-die，已知良好裸片） 方面有什么經驗可供分享？

Ventana 公司：一些廠商擁有最終設計，如果出現(xiàn)問題，可以聯(lián)系自己的供應商，這與 IP 沒有太大區(qū)別。芯粒有所不同，不過也有一些現(xiàn)行的模式。

AlpahWave

起初我們需要 ASIC 模式，現(xiàn)在正在努力提供更多標準選項，目標是在5-10 年后可以像逛商場一樣挑選芯粒。

Marvell 公司：我們采用過“選擇一個值得信賴的合作伙伴”模式。如果要從多個來源集成，如何啟用多個芯粒就成為一項挑戰(zhàn)，因為每個芯粒都有自己的測試功能和 KGD。我們需要找到相應的方法，讓不同的公司可以分享更多信息，同時不必擔心知識產權受損。

Samsung 公司：這將是一次革新，只是現(xiàn)在仍停留在商業(yè)談判階段，每個公司手握整個設計，但是還沒有標準模式。

Q3.芯粒未來發(fā)展需要考慮的問題

1. 如何確保芯粒的安全性？

Marvell 公司：安全的現(xiàn)行定義是一切都包含在一個 SoC 中。但問題是：只在一個芯粒中能否實現(xiàn)安全性？是不是每個公司都有各自的安全標準？重點是要讓多個芯片以安全的方式統(tǒng)一運行。目前并不存在這種技術。

NVIDIA 公司：數(shù)據(jù)中心有很多安全要求，我們要確保傳輸、存儲和計算過程中的安全性。

Alphawave 公司：安全啟動也是一個問題。要把它置于哪個芯粒上？具體的位置是哪里？是否需要設計一個專用的安全芯粒？

2. 如果一個產品包含多個芯粒，最終客戶會感知到利潤的層層疊加嗎？

我們認為答案是肯定的。在之前展示的虛構系統(tǒng)中，我希望每個芯粒都做到最好。在這種環(huán)境下，利潤必定層層疊加。芯粒就像是一個包裝好的產品，而我們秘制調料剛剛好。IP 模式已經是慣例，如果芯粒朝著IP的方向走，將會有新的變化。

Marvell

Ventana 公司：芯粒可以讓人們買到想買的東西。如果開發(fā)的解決方案針對自己的需求，并且買到的東西也是恰好需要的，那么性價比就會很高。這將在一定程度上抵消利潤層層疊加的問題。

Alphawave 公司：與我們如今面對的關于代工廠、IP 等方面的問題差不多。如果能買到支持 60 種不同產品的 I/O 芯粒，那么成本將會更低。UCIe 就像 PCIe，只需要“連上插頭”就可以了。

3.軟件支持的問題又將如何？在芯粒中，使用微處理器來實現(xiàn)系統(tǒng)啟動或初始化，那么對于每個子系統(tǒng)附帶的軟件，我們要為最終客戶提供哪些支持？

Marvell 公司：這是當下芯粒面臨的問題。垂直整合公司可以投入人力物力開發(fā)通用 API，也可以支持基于芯粒的系統(tǒng)。但這僅限于垂直整合公司或按規(guī)格加工的模式。相比之下，裸片到裸片的通信顯得很簡單。

Ventana 公司：這也是我們致力于解決的方向，必須搞清楚如何分區(qū)，就像是拼接一個 SoC ，然后提供一個完整的解決方案。

NVDIA

要構建芯粒生態(tài)系統(tǒng)，軟件支持不可或缺。比如說如果四五家公司一起合作，那么肯定需要目前所缺乏的、通用的 API 框架。

Alphawever公司：沒人能為我們買到所有的 IP，而現(xiàn)在我們必須提供五家不同供應商的 API，還要知道如何讓客戶無縫使用，挑戰(zhàn)性很大。

Samsung 公司：在將基于芯粒的設計交付最終客戶時，設計結果應該和 SoC 一樣，像是 “一塊大型芯片”，我們開發(fā)軟件的方式也與開發(fā) SoC 的方式相同。

4.把 Compute Express Link （CXL） 和芯粒放在一起對比是個好主意。對于 CXL，我們有“結構管理器”，而這個術語沒有明確的定義。在異構設計中，這種模式無法發(fā)揮作用。定義結構管理器會成為多芯粒設計的一部分嗎？

NVIDIA 公司：結構非常重要。當前的 CXL 結構只能解決存儲器一個方面的問題。它不是面向點對點的。CXL 還在縱向擴展，位于機架內。但我們也要考慮橫向擴展機架到機架。

Marvell 公司：并非所有的芯粒系統(tǒng)都將基于 PCIe 或 CXL。如果結構管理器以不同的方式通信，能否依賴一個定義好的結構管理器標準，這需要打上一個問號。

Q4. 現(xiàn)場觀眾提問

1. 大家都對芯粒都充滿期待，我也是芯粒的忠實擁護者。芯粒的物理外形尺寸與 IP 區(qū)別很大。我們要如何解決這一點？在解決這個問題之前，很難打造一個統(tǒng)一市場。

Alphawave 公司：bump 間距不一樣，通道數(shù)量之類也不一樣。一切都是不同的，應該根據(jù)需求確定優(yōu)先級。

Marvell 公司：沒有哪種合理的方法可以讓外形尺寸標準化，以便將芯粒整齊排列在一起。我們還需要開發(fā)出多個裸片到裸片接口解決方案。這種“俄羅斯方塊”一樣的排列問題很難解決。

2. 外形尺寸方面如何？

Alpahwave 公司：這需要根據(jù)上市時間進行權衡。比如說本來預計有兩個通道，但最終出現(xiàn)了 16 個。要么只能采用這 16 個通道，要么就再等一年，才能實現(xiàn)兩個通道的設計。

這和 FPGA 類似，它們的尺寸永遠都不能做到完美匹配。

Samsung

Marvell 公司：什么時候才是創(chuàng)建芯粒的合適時機？把各種功能都打包在一個芯粒中，現(xiàn)在這種想法也許不切實際。

Alphawave 公司：如果競爭對手在單芯片市場一路領先，那就意味著錯失良機。芯粒可能不是唯一的答案。

3.我們經常會討論大型裸片的解體。那對于小型裸片呢，比如智能手表里的裸片？它們具有同樣的應用價值嗎？

Marvell 公司：芯粒有很多應用領域。

NVDIA

我們看過 Apple Watch 的拆解過程，它的基板架構上有一塊主板，這已經算是芯粒。

Alphawave 公司：很多產品都在縮小外形尺寸。

Samsung 公司：隨著產品尺寸縮小，接口成本增加了。如果接口可用于多種應用，那么直接使用沒問題。但僅僅為了芯粒而做芯粒是沒有意義的。

Ventana 公司：如果是大型數(shù)據(jù)中心芯片，那就簡單多了。成本下限在不斷降低，但也不會一直降到 10 美元。

4.現(xiàn)在有形成某種格局嗎？有些想做芯粒的客戶聯(lián)系我們，但通常不太合適。有沒有學術研究表明技術節(jié)點是否成熟？行業(yè)格局目前又如何？這樣客戶就可以知道是否會盈利。

OCP 開放成本模型是目前最好的模型。它提供了 15 到 20 個變量，是很好的初步計算工具。

Meta

Alphawave 公司：我們用一張圖表來確定盈虧平衡點。

Samsung 公司：我們參與了那個開放成本模型的開發(fā)，但它是高層次的工具，不會顯示詳細的成本。它基于電子試算表，用戶可以更改變量。

Meta公司：他們很快就會發(fā)布新版本的模型。

5. 剛才提到未來該采用哪種成本模型，也許 IP 模型也是一樣的，40 多年前花 10 或 20 美元就能買到標準元件，但 FPGA 市場每個要花 10 萬美元。ASIC 的 IP 模型不適用于 FPGA。現(xiàn)在，芯粒能像40 多年前一樣，花 10 或 20 美元買到元件，然后構建一個系統(tǒng)嗎？

Alphawave 公司：如果想自主構建芯粒，那么 IP 模式還是行得通的。但對于芯粒本身，則需要購買整個產品。

Marvell

我們夢寐以求的正是無需為先進的技術掩膜付費，也無需購買相關的掩膜。掩膜成本遠遠高于 IP 成本。

Ventana 公司：不需要花大筆的錢來獲得 IP 核心許可，可以直接購買芯粒。

Samsung 公司：有一天芯粒會成為一種商品，公司可以數(shù)百萬地制造，很多客戶想要購買里面的小元件。但這一天目前還沒有到來。

多芯粒架構為最新的設計節(jié)點提供了成本更低的選擇，同時仍然以物理芯粒的形式，提供基于 IP 的重用模型。如今，封裝設計已成為新一代電子產品的核心。