汽车大芯片，走向Chiplet：芯原扮演重要角色

早前，ICCAD时隔20年再回上海举办。在会议首日上午举办的高峰论坛上，芯原创始人、董事长兼总裁戴伟民博士以《基于Chiplet的智慧驾驶芯片平台》为题发表演讲。
 
如大家所看见，在过去几年，电动化和智能化席卷了汽车产业，这进而带动了汽车芯片的算力需求。知名分析机构Yole也指出，面对日益复杂的ADAS和信息娱乐系统，汽车处理器技术也在不断发展，以提供越来越多的功能。于是，性能越来越强的中央处理器对于实现最先进的ADAS功能至关重要。
 
戴博士在演讲中也指出，汽车产业升级促进了对高端智驾芯片的需求，并提升了汽车芯片的价值和价格比重。其中，Chiplet就成为了汽车芯片行业关注的重点之一。
 

 
汽车大芯片，Chiplet渐成主流
 
自摩尔定律被英特尔创始人提出以来，这个约定俗成的规矩在过去数十年里一直指导着芯片行业的前进。但随着硅材料进入极限，光刻机和相关设备的减速，使得摩尔定律实际上失效了。但AI和智能驾驶汽车对算力的需求还没到顶。
 
于是，行业便转向了Chiplet寻求帮助。
 
如图所示，传统的单片芯片架构由集成到单个硅片上的电路的各个功能/核心组成。相比之下，Chiplet将所有功能分解为模块化可互操作单元。每个单元都可以针对特定功能进行优化，并“混合搭配”在一起以创建一个综合系统 。换句话说，Chiplet设计架构就像玩乐高积木一样。
 


也正是因为Chiplet的出现，让摩尔定律重新焕发活力。而且，这种将芯片“拆分”的方法，还可以带来设计灵活性、成本效益、功耗降低、可扩展性和定制性等优势。这种技术也从最初的PC应用，走向了数据中心和最近的汽车。
 
欧洲知名机构imec之前曾表示，驱动下一代 ADAS/自动驾驶和车载信息娱乐 (IVI) 所需的计算性能非常巨大。很快，每辆汽车都需要一台车载超级计算机，而这台超级计算机不能仅仅依靠单芯片来运行。这时候，结合了旨在高效执行特定功能的基于Chiplet架构的芯片就能发挥重要作用——让汽车 OEM 能够根据各种应用需求量身定制具有成本效益的系统。并且，通过更换其中的Chiplet，这些系统可以快速适应不同车型和升级车型。
 
正因为如此重要，各大厂商正在围绕着包括汽车Chiplet在内的各类“芯粒”做布局。但戴伟民博士认为，这并不是一件简单的事，因为Chiplet是一项涉及软硬件和先进封装的综合性技术。因此，想成为一家可靠的Chiplet供应商，需要具备以下三个条件：拥有优质可靠的半导体IP、懂先进芯片设计、懂先进封装，此外，还要懂得如何把这些Chiplet“拼”起来。
 
在戴伟民博士看来，Chiplet技术在云端训练和自动驾驶上面大有可为。这也是芯原正在积极布局的领域。
 
依托自研IP，芯原的出击
 
作为一家依托自主半导体IP，为客户提供平台化、全方位、一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务的企业，芯原在多个方面拥有雄厚的实力。
 
例如在IP方面，作为中国本土唯一一家跃进全球前十的IP供应商，芯原拥有自主可控的图形处理器IP (GPU IP)、神经网络处理器IP (NPU IP)、视频处理器IP (VPU IP)、数字信号处理器IP (DSP IP)、图像信号处理器IP (ISP IP) 和显示处理器IP (Display Processing IP) 这六类处理器IP，以及1,600多个数模混合IP和射频IP。
 
基于这些自有的IP，芯原已经打造出拥有丰富面向人工智能 (AI) 应用的软硬件芯片定制平台解决方案，涵盖如智能手表、AR/VR眼镜等实时在线 (Always-on) 的轻量化空间计算设备，AI PC、AI手机、智慧汽车、机器人等高效率端侧计算设备，以及数据中心/服务器等高性能云侧计算设备。
 
过去几年，为顺应大算力需求所推动的SoC (系统级芯片) 向SiP (系统级封装) 发展的趋势，芯原正在以“IP芯片化 (IP as a Chiplet)”、“芯片平台化 (Chiplet as a Platform)”和“平台生态化 (Platform as an Ecosystem)”理念为行动指导方针，从接口IP、Chiplet芯片架构、先进封装技术、面向AIGC和智慧出行的解决方案等方面入手，持续推进公司Chiplet技术、项目的研发和产业化。
 
“针对车企造芯所面临的设计周期长、良率低、算力扩展困难等挑战，芯原也正在基于自有核心技术，以及为客户定制高端自动驾驶芯片的经验，通过芯片和封装协同设计，推出了平台化的Chiplet芯片设计软硬件整体解决方案，以满足高算力、低功耗、高可靠性要求的智慧出行市场需求。”戴伟民博士在高峰论坛演讲中说。
 
从戴伟民博士的介绍我们得知，全球的Chiplet市场呈现几个不同的态势：例如在国外，厂商都是自己制造自己的Chiplet架构芯片，没有真正的Chiplet颗粒供应商。归根到底是因为在设计独立的Chiplet颗粒时，需要综合衡量Chiplet的应用方向，客户对功能和性能的共性需求，用户芯片的仿真、封装和测试的前瞻性设计，以及供应等诸多因素，才能打造出具有性价比且通用性较高的Chiplet颗粒，否则无法真正解决客户的痛点。因此，Chiplet的开发不能脱离实际需求，否则即使技术实现了，产品也难以找到市场。
 
但如上所述，戴伟民博士坚信，汽车会是Chiplet发挥的大舞台，这也是一个非常适合自动驾驶迭代的技术方向，芯原多年的积累，也让公司能在这个领域一展所长。“但是，现在Chiplet还面临包括接口标准统一、先进封装技术成本较高等在内的诸多问题，Chiplet还有很长的一条路要走。”戴伟民博士表示芯原正在积极且坚定地推进Chiplet解决方案，比如成功研发了基于Chiplet架构的高性能计算/汽车客户芯片、完成了CoWoS封装设计项目、推出了UCIe/BoW兼容的物理层接口等，并正在推出Chiplet智驾系统芯片设计平台。此外，芯原还在积极推进面板级封装技术的应用研发等。
 
为此笔者认为，在芯原的帮助下，国产汽车芯片产业有望在当前环境下实现新的突破。