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为什么Chiplet在汽车领域如此重要?(下)

2024年2月23日
  • 作者:约翰·昆John Koon
  • 编辑:Ana Hu
  • 中国出海半导体网

 

编者按:近日,《半导体工程》杂志的技术编辑近期,约翰·昆John Koon发文分析了汽车市场选择Chiplet的原因,以及目前该领域所面临的挑战。在上一期的内容中,我们看到了汽车市场面临的挑战,以及Chiplet互操作性的关键挑战,本期,中国出海半导体网将为您呈现可互操作Chiplet生态系统的打造

 

一种通用Chiplet开发的方式

展望未来,Chiplet将成为汽车和芯片行业的焦点,这将涉及从Chiplet IP到内存互连以及定制选项和限制的一切。

例如,瑞萨电子于2023年11月宣布了其下一代SoC和MCU的计划。该公司瞄准了汽车数字领域的所有主要应用,包括有关其第五代R-Car SoC的最新信息,该SoC面向高性能应用,采用先进的封装内Chiplet集成技术,旨在为汽车工程师提供更大的定制灵活性他们的设计。

瑞萨指出,如果高级驾驶辅助系统(ADAS)需要更高的人工智能性能,工程师将能够将人工智能加速器集成到单个芯片中。该公司表示,这一路线图是在与一级和OEM客户多年的合作和讨论之后制定的,这些客户一直呼吁找到一种在不影响质量的情况下加速开发的方法,包括在硬件可用之前就设计和验证软件。

“由于对增加按需计算的需求不断增长,以及对未来汽车更高水平自主性的需求不断增长,我们看到了未来几年单片解决方案扩展和满足市场性能需求方面的挑战,”Vasanth Waran,瑞萨电子SoC业务与战略高级总监。“Chiplet使计算解决方案能够扩展并超越市场需求。”

瑞萨电子宣布计划从2025年开始创建专门针对汽车市场的基于Chiplet的产品系列。

标准接口允许SoC定制

目前尚不完全清楚标准处理器(这是当今使用大多数Chiplet的地方)与为汽车应用开发的Chiplet之间会有多少重叠。但随着这项技术转移到新市场,基础技术和发展肯定会相互促进。

Synopsys IP加速解决方案组高级产品经理David Ridgeway表示:“无论是AI加速器还是ADAS汽车应用,客户都需要标准接口IP块。”“围绕IP定制要求提供经过充分验证的IP子系统以支持客户SoC中使用的子系统组件非常重要。当我说定制时,您可能没有意识到在过去10到20年的时间里,在PHY端和控制器端,可定制的IP已经变得多么可定制。例如,PCI Express已经从PCIe Gen 3发展到Gen 4,再到Gen 5,现在又发展到Gen 6。控制器可配置为支持更小链路宽度的多种分叉模式,包括1个x16、2个x8或4个x4。我们的子系统IP团队与客户合作,确保满足所有定制要求。对于人工智能应用,信号和电源完整性对于满足其性能要求极其重要。几乎我们所有的客户都在寻求挑战极限,以实现尽可能最高的内存带宽速度,以便他们的TPU每秒可以处理更多的事务。每当应用程序是云计算或人工智能时,客户都希望获得最快的响应速度。”

图-1:包括处理器、数字、PHY-和验证的-IP-模块可帮助开发人员实现整个-SoC。来源:新思科技

图 1:包括处理器、数字、PHY和验证的IP模块可帮助开发人员实现整个SoC。来源:新思科技

优化PPA的最终目标是提高效率,这使得Chiplet在汽车应用中特别有吸引力。当UCIe成熟时,预计整体性能将呈指数级提升。例如,UCIe在标准封装中可以提供28至224GB/s/mm的海岸线带宽,在高级封装中可以提供165至1317GB/s/mm的海岸线带宽。这意味着性能提高了20至100倍。将延迟从20纳秒降低到2纳秒代表着10倍的改进。另一个优点是功率效率提高了约10倍,分别为0.5 pJ/b(标准封装)和0.25 pJ/b(高级封装)。关键是尽可能缩短接口距离。

为了优化Chiplet设计,UCIe联盟提供了一些建议:

  • 仔细规划考虑架构切割线(即Chiplet边界),优化功耗、延迟、硅面积和IP重用。例如,定制一个需要前沿工艺节点的Chiplet,同时在旧节点上重复使用其他Chiplet可能会影响成本和时间。
  • 需要针对封装热封套、热点、Chiplet布局以及I/O布线和分线规划热和机械封装约束。
  • 需要仔细选择工艺节点,特别是在相关的电力传输方案的背景下。
  • 需要预先制定Chiplet和封装/组装部件的测试策略,以确保在Chiplet级测试阶段发现硅问题,而不是在将它们组装到封装中之后。

总结

总的来说,标准化芯片间接口的想法正在迅速流行,但实现这一目标的道路需要时间、精力以及很少相互交流的公司之间的大量协作。制造一辆汽车需要一个确定的汽车制造商。使用Chiplet构建车辆需要整个生态系统,其中包括开发商、代工厂、OSAT以及材料和设备供应商的共同合作。

汽车原始设备制造商是整合系统和寻找创新方法来削减成本的专家。但仍有待观察的是,他们能够如何快速、有效地构建和利用可互操作Chiplet生态系统,以缩短设计周期、改善定制化,并适应前沿技术在完全设计和测试时可能已经过时的世界,并提供给消费者。

您也可以点击查看英文原文:https://semiengineering.com/why-chiplets-are-so-critical-in-automotive/