半個多世紀(jì)以來,，半導(dǎo)體技術(shù)一直默默支撐著科技變革的潮流,。可以說,，半導(dǎo)體性能,、能耗和成本的不斷優(yōu)化，使一個個智能產(chǎn)品得以成為現(xiàn)實(shí),，同時,，全球半導(dǎo)體也形成了當(dāng)前較為穩(wěn)固的分工模式和產(chǎn)業(yè)格局。 　　

　　不過,，行路至此,，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于大變局中：一方面，摩爾定律在不斷逼近極限,；另一方面,，地緣政治裹挾下的全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，原有的分工合作面臨著不確定性,。此外,，疊加疫情、全球通脹等所有動蕩因素，一個巨大的問號浮現(xiàn)——全球半導(dǎo)體長期穩(wěn)定的合作,，何以為繼,？ 　　

　　　行業(yè)在尋求共同的樂觀？　　

　　近日,，美國政府最終通過了《2022年芯片和科學(xué)法案》,，同時提議與韓國、日本和中國臺灣地區(qū)組建“芯片四方聯(lián)盟”（Chip4）,，“以競爭之名,，行遏制之實(shí)”的意圖基本坐實(shí)。 　　

　　不過,，也未必所有的事情都那么悲觀。 　　

　　就在本月初,，UCIe（通用芯粒高速互連）聯(lián)盟官宣：新增阿里巴巴和英偉達(dá)兩家董事會成員,。截至目前，UCIe聯(lián)盟已經(jīng)吸納了12家行業(yè)巨頭,，值得一提的是,，阿里巴巴是首個來自中國大陸的董事會成員。 　　

　　UCIe的背景　　

　　幾十年來,，半導(dǎo)體行業(yè)一直按照摩爾定律的規(guī)律發(fā)展著,，芯片制造商憑借工藝技術(shù)的迭代，每18個月使芯片性能提升一倍,。但隨著近年來先進(jìn)工藝逐步演進(jìn)到3nm,、2nm，用提升晶體管密度來提高性能的做法遇到了瓶頸,，摩爾定律開始放緩甚至停滯,。業(yè)界開始思考將不同工藝的模塊化芯片，像拼接樂高積木一樣用封裝技術(shù)整合在一起,，在提升性能的同時實(shí)現(xiàn)低成本和高良率,，這就是Chiplet的思路。 　　

　　為了定義封裝內(nèi)芯粒（Chiplet）之間的互連,，實(shí)現(xiàn)封裝層級的開放芯粒生態(tài)系統(tǒng)和普遍的互連標(biāo)準(zhǔn),，最初，英特爾基于開放的高級接口總線（AIB）工作基礎(chǔ),，開發(fā)了UCIe標(biāo)準(zhǔn),，并將其作為一個開放規(guī)范，捐贈給聯(lián)盟的創(chuàng)始成員,。 　

　　UCIe聯(lián)盟正式成立于2022年3月,，旨在構(gòu)建芯粒（chiplet）技術(shù)在芯片上的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，初始董事會成員共有10位，包括英特爾,、AMD,、高通、臺積電,、三星,、Arm、微軟等,。這些成員覆蓋芯片代工廠,、IP供應(yīng)商、芯片設(shè)計,、云廠商等等,，基本都是科技行業(yè)各自領(lǐng)域的頂級玩家，初始就具備了一個小型生態(tài)的閉環(huán),。 　　

　　和常規(guī)的公司架構(gòu)一樣,，董事會是UCIe聯(lián)盟的最高管理層，可以決定聯(lián)盟的決策及領(lǐng)導(dǎo)作用,。那么,，阿里巴巴加入該聯(lián)盟董事會，意味著什么,？當(dāng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)陷入地緣政治所帶來的紛亂時,，我們當(dāng)然希望UCIe能推動開放合作，那么,，它究竟能否成為全球半導(dǎo)體關(guān)系的“粘合劑”,？進(jìn)而再說一步，它能否成為改變半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來合作走向的關(guān)鍵一步,？ 　　

　　Chiplet生態(tài),，開放是關(guān)鍵　　

　　未來的芯片很可能就是“你中有我，我中有你”的狀態(tài),，不同工藝的,、不同供應(yīng)商的芯粒被連接在一起，再封裝成一顆大的芯片,，從而實(shí)現(xiàn)性能,、成本的最佳化。在這一方案中,，芯粒之間的高速通信非常重要,，這也就有了上文提到的UCIe聯(lián)盟的成立背景。英特爾稱,，與封裝外的SerDes相比,，該規(guī)范以1/20的功耗提供了20倍的I/O性能,。 　　

　　對于Chiplet生態(tài)，充分的開放性非常重要,。 　　

　　要實(shí)現(xiàn)更大范圍的應(yīng)用,，需要混合來自多家芯片廠商或多個工藝節(jié)點(diǎn)的裸片，可能會涉及到多家各種功能芯片的設(shè)計,、互連,、接口，如何界定這些裸片的互聯(lián)協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)? 　　

　　在UCIe聯(lián)盟建立之前,，行業(yè)并沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范,，眾多的芯片廠商此前都在發(fā)展自己的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，如Marvell在推出模塊化芯片架構(gòu)時采用的Kandou總線接口;英偉達(dá)用于GPU高速互聯(lián)的NVlink,；英特爾的AIB高級接口總線協(xié)議;臺積電和Arm合作推出的LIPINCON協(xié)議,；AMD也有Infinity Fabrie總線互聯(lián)技術(shù)，以及用于存儲芯片堆疊互聯(lián)的HBM接口等等……但是,，沒有統(tǒng)一的規(guī)范,，Chiplet生態(tài)很難壯大。 　　

　　業(yè)界對Chiplet最早產(chǎn)生需求,、或者說獲益最大的領(lǐng)域,，始于HPC/數(shù)據(jù)中心,，雖然現(xiàn)在還不到討論Chiplet“大規(guī)模普及”的時候,，但是從半導(dǎo)體一直以來的規(guī)模效應(yīng)來看，未來“應(yīng)用數(shù)量”一定是Chiplet走向普及的必經(jīng)之路,。而“數(shù)量”往往來自于更多的產(chǎn)品應(yīng)用,，特別是主流消費(fèi)產(chǎn)品，如果Chiplet方案從成本,、功耗以及外形尺寸都能滿足需求的話,，業(yè)界自然會轉(zhuǎn)向這一方案。 　　

　　這也意味著,，方案的多樣性,、可選擇性就會成為必然趨勢，所涉及到內(nèi)部芯粒的類型和數(shù)量可能會更多,，一種通用的,、可預(yù)測的互連方式就更加會成為必然。從以上這些層面來看,，UCIe聯(lián)盟的“納新”也就容易理解了,。 　　

　　　新增成員　　

　　　　為什么是英偉達(dá)和阿里巴巴？　　

　　英偉達(dá)和阿里巴巴的加入,，使得UCIe增加了一個在GPU和AI領(lǐng)域的大型軟硬件方案供應(yīng)商,，以及一個從底層軟硬件到云服務(wù),、生態(tài)系統(tǒng)完善的大型云廠商。 　　

　　圖源 | Nvidia 　　

　　英偉達(dá)在今年春季GTC上推出了Grace CPU 超級芯片,，就是采用了兩個 CPU 組成,、通過NVLink-C2C互連的設(shè)計方案。 　　

　　當(dāng)時,，筆者曾就英偉達(dá)對互連技術(shù)的路線,、規(guī)劃，以及對UCIe的態(tài)度詢問了黃仁勛的看法,。黃仁勛表示,，他第一喜歡PCIe，英偉達(dá)非常依賴于PCIe,，可以說沒有PCIe就沒有英偉達(dá),，未來還是會盡可能多地使用PCIe；第二喜歡UCIe,，就像PCIe一樣,，它更節(jié)能、速度更快,，之后會逐漸體現(xiàn)出優(yōu)勢,，他預(yù)測，五年內(nèi)這些好處會逐漸顯現(xiàn),。他同時也肯定了英偉達(dá)自己的NVlink互連技術(shù),，稱其優(yōu)勢在于直連能力。而UCIe不能直接接入芯片,，它仍然是一個外設(shè)接口,。 　　

　　這一解答已經(jīng)表明了英偉達(dá)放眼整個生態(tài)的異構(gòu)集成布局。 　　

　　還有,，為什么是阿里巴巴,？這其實(shí)涉及到中國云廠商在Chiplet領(lǐng)域的能力和未來的進(jìn)一步發(fā)展。 　　

　　首批加入UCIe聯(lián)盟的云廠商,，包括Google云,、Meta、微軟,，與上游的IP,、芯片設(shè)計或晶圓制造廠商不同，他們擁有龐大的用戶群,，可以將聯(lián)盟中獲得的進(jìn)展提供給用戶,，同時能夠得到用戶的反饋，從而得到反復(fù)的驗(yàn)證和優(yōu)化,。 　　

　　阿里巴巴的加入其實(shí)并不意外,，放眼全球市場,，阿里云都占有一席之地；其次,，阿里重視自研芯片,，較早就開始了數(shù)據(jù)中心芯片的定制工作，也是積極的Chiplet技術(shù)使用者,；再次,，阿里云從2017年開始投入建設(shè)的震旦異構(gòu)計算開放平臺（HALO/ODLA），因其可裁剪可擴(kuò)展的輕量級接口,、極簡的內(nèi)存足跡和內(nèi)稟的異構(gòu)并行支持,，被認(rèn)為適宜作為Chiplet加速系統(tǒng)的軟硬協(xié)同計算平臺；最后,，阿里巴巴龐大的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有很大影響力,，包括芯片、云服務(wù)等領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài),。 　　

　　　UCIe是否利好國產(chǎn)半導(dǎo)體,？　　

　　圖源 | 3DInCites 　　

　　美國簽署芯片法案前后，國內(nèi)A股Chiplet概念股連續(xù)大漲,。 　　

　　Chiplet有助于提高制造良率,、降低設(shè)計難度和制造成本，在國際大背景和我國現(xiàn)有工藝水平的基礎(chǔ)上,，被認(rèn)為是一種可行的技術(shù)途徑： 　　

　　首先,，芯片的良品率方面，隨著芯片面積增大,，良品率會下降,，而通過Chiplet設(shè)計將大芯片分成更小的芯片可以有效改善良率,，同時也能夠降低因?yàn)椴涣悸识鴮?dǎo)致的成本增加,；其次，在芯片設(shè)計階段,，如果將大規(guī)模SoC按照不同功能模塊分解為一個個芯粒,，那么部分芯粒可以做到類似模塊化的設(shè)計,，而且可以在不同的芯片產(chǎn)品中復(fù)用,，不僅可以降低芯片的設(shè)計難度和設(shè)計成本，同時也有利于后續(xù)產(chǎn)品的迭代,，加速產(chǎn)品的上市周期,。 　　

　　華為原輪值董事長郭平就曾在2021年年報發(fā)布會上提及，在先進(jìn)工藝不可獲得,、單點(diǎn)技術(shù)遇到困難的情況下,，華為在積極尋找系統(tǒng)的突破,。華為常務(wù)董事汪濤后來也進(jìn)一步明確，華為已經(jīng)在2019年申請了基于芯片3D堆疊,、3D封裝或稱之為chiplet技術(shù)方面的專利,，來實(shí)現(xiàn)在制程相對可能不是那么領(lǐng)先的情況下做出領(lǐng)先的芯片或者系統(tǒng)。 　　

　　阿里巴巴以董事會成員的身份加入UCIe,，無疑提振了國產(chǎn)半導(dǎo)體的士氣,。但事實(shí)上，在此之前,，我國大陸地區(qū)已經(jīng)有一批廠商加入了UCIe聯(lián)盟,，比如：半導(dǎo)體IP供應(yīng)商芯原、先進(jìn)工藝定制芯片設(shè)計和一站式解決方案提供商芯云凌,、Chiplet產(chǎn)品及服務(wù)提供商奇異摩爾,、先進(jìn)工藝IP企業(yè)芯耀輝、高性能通用CPU初創(chuàng)企業(yè)超摩科技等等,，這些企業(yè)無一不是看好Chiplet生態(tài),、以及推進(jìn)與國際大廠兼容且匹配國產(chǎn)定制需求的Chiplet方案的發(fā)展前景。 　　

　　　國產(chǎn)半導(dǎo)體該為UCIe歡呼嗎,？　　

　　對于UCIe的出現(xiàn)和中國大陸廠商的加入,，或許可以從以下幾方面來看待： 　　

　　首先，UCIe確實(shí)代表了Chiplet更進(jìn)一步的發(fā)展需求和成果,，是產(chǎn)業(yè)邁向成熟的標(biāo)志,；其次，標(biāo)準(zhǔn)體系涉及到產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)間的協(xié)調(diào),，需要設(shè)計,、制造和封測企業(yè)高度配合，我國大陸地區(qū)廠商在這方面的基礎(chǔ)還較為薄弱,，仍需要繼續(xù)提升,；第三，如何在巨頭林立的聯(lián)盟成員中,，提升參與感,，有可能是一些中小企業(yè)會面臨的挑戰(zhàn)；第四,，我們當(dāng)然希望這是行業(yè)玩家之間單純的開放合作,，以及共同迎接挑戰(zhàn)的決心，但是,，仍要做好抗沖擊的準(zhǔn)備,。 　　

　　未來，不論是技術(shù)路線本身,，還是產(chǎn)業(yè)外部大環(huán)境所致,，還有太多的變量需要消耗,。這些挑戰(zhàn)要么是前所未有的，要么是從未如此嚴(yán)峻地顯現(xiàn)出來,。 　　

　　在國內(nèi)Chiplet相關(guān)企業(yè)紛紛涌入賽道的同時,，互連接口、架構(gòu)設(shè)計和制造及先進(jìn)封裝等方面都有新興技術(shù)出現(xiàn),。Chiplet技術(shù)不但將改變傳統(tǒng)SoC的設(shè)計方式,，其產(chǎn)業(yè)鏈的成型將更需要EDA、IC設(shè)計,、制造工藝,、先進(jìn)封測等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)更為緊密地凝聚，也可能帶來一場從底層開始的,、顛覆式的創(chuàng)新革命,。 　　

　　作為延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵，Chiplet的發(fā)展為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展契機(jī),，但轉(zhuǎn)向2.5D,、3D也提高了芯片設(shè)計和制造的復(fù)雜度，需要更為完善,、開放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)為支撐,。這一次，中國半導(dǎo)體需要更全面,、根基更牢固的準(zhǔn)備,。 　　

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