【導(dǎo)讀】隨著ChatGPT的火爆，AI技術(shù)再次引發(fā)人們的關(guān)注。數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在與AI相關(guān)的芯片占比約為20%，而到2030年這一占比將會(huì)上升至70%。這意味著，未來不管做什么芯片，多少都和AI有關(guān)系。
隨著ChatGPT的火爆，AI技術(shù)再次引發(fā)人們的關(guān)注。數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在與AI相關(guān)的芯片占比約為20%，而到2030年這一占比將會(huì)上升至70%。這意味著，未來不管做什么芯片，多少都和AI有關(guān)系。
與AI相伴而來的，是巨大的算力需求。現(xiàn)如今，半導(dǎo)體工藝制程發(fā)展已進(jìn)入后摩爾定律階段，芯片資源密度和數(shù)字邏輯時(shí)鐘頻率的提升幅度逐代次衰減，導(dǎo)致芯片設(shè)計(jì)廠商只能通過增加芯片面積以提升集成度，不斷挑戰(zhàn)光罩極限。
Chiplet（芯粒，或小芯片）因其具有提升良率、突破光罩極限、芯片架構(gòu)靈活、芯片組件技術(shù)供應(yīng)貨架化等優(yōu)異特點(diǎn)，受到產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛重視。它是一種把傳統(tǒng)單芯片設(shè)計(jì)方案改為基于多個(gè)芯粒進(jìn)行設(shè)計(jì)，并利用先進(jìn)封裝工藝進(jìn)行集成的芯片設(shè)計(jì)方法。Chiplet一詞既指一種特定技術(shù)，芯片設(shè)計(jì)方法、芯片設(shè)計(jì)架構(gòu)，也可指組成最終芯片的“芯?！苯M件，有時(shí)還被用來指代整個(gè)與Chiplet技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)群體。
國內(nèi)也掀起過Chiplet的熱潮，不過到現(xiàn)在，Chiplet芯片主要以企業(yè)內(nèi)部定制為主，沒有形成開放的生態(tài)。芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民在ICCAD 2023上表示，開放式的Chiplet率先落地的應(yīng)用場景，會(huì)是AIGC和智慧駕駛。
用Chiplet重塑AIGC和智慧駕駛行業(yè)
Chiplet在這兩年出現(xiàn)頻率極高，但從其本身而言，它在產(chǎn)業(yè)界并非新東西，而是已經(jīng)存在十多年。Chiplet能夠在一定程度上緩解性能功耗間的矛盾，目前還存在兩種較為極端的認(rèn)知：一種認(rèn)為Chiplet無所不能，能夠?qū)崿F(xiàn)中國集成電路突圍，另一種則認(rèn)為Chiplet只是一種封裝技術(shù)，不必把它看太重。
但事實(shí)上，任何一門工藝本質(zhì)上都是一把錘子，怎么使用，何時(shí)使用都要看具體針對哪些場景和問題。對現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)來說，AIGC和自動(dòng)駕駛對于算力的需求增長最為迅速，所以Chiplet技術(shù)應(yīng)用在這兩個(gè)場景的增長動(dòng)力明顯增強(qiáng)。
戴偉民表示，國內(nèi)近年來掀起百模大戰(zhàn)，實(shí)際上AI大模型數(shù)量最終會(huì)大幅收斂，因?yàn)樗碾娔芟姆浅４蠖δ茌^為雷同，未來會(huì)在通用大模型中間進(jìn)行微調(diào)，形成垂直領(lǐng)域大模型（垂域），比如醫(yī)療、政務(wù)等，形象來講，AI相關(guān)的應(yīng)用是樹葉，通用大模型就是樹干，垂域大模型就是樹枝，而樹根就是算力。
以iPhone 4為代表的智能手機(jī)開啟了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)“牛市”，那么下一輪“牛市”在哪里？戴偉民認(rèn)為，以ChatGPT為代表的大模型正引領(lǐng)大算力硬件的“牛市”，利用Chiplet技術(shù)的AI芯片是具性價(jià)比和能耗優(yōu)勢的解決方案，將能夠應(yīng)對大模型訓(xùn)練和推理不斷增長的市場。
實(shí)際上，芯原早在6年前就已經(jīng)與谷歌就AI的前沿應(yīng)用展開合作，彼時(shí)業(yè)界對AI大模型這一概念還不熟知，也就是說，芯原早先于浪潮之前，就已開始布局相關(guān)技術(shù)。
智慧駕駛是Chiplet另一個(gè)重要市場。一方面，汽車架構(gòu)正在逐漸從分散式轉(zhuǎn)變?yōu)榘垂δ芑蛭恢媒M合的域控結(jié)構(gòu)，另一方面，預(yù)計(jì)車廠將大幅增加算力，以探索更靈活的方式，將大型芯片中不同功能分割或混搭。
而Chiplet在汽車芯片中快速應(yīng)用的主要驅(qū)動(dòng)力包括三點(diǎn)。一是通過增加特定Chiplet來升級汽車芯片，可以大幅簡化汽車芯片迭代時(shí)的設(shè)計(jì)工作和車規(guī)流程；二是幾顆Chiplet同時(shí)失效的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一顆汽車芯片失效的概率，因此也增加了汽車芯片的可靠性；三是Chiplet架構(gòu)支持將高安全等級的相關(guān)功能放在一顆Die內(nèi)，娛樂交互相關(guān)功能集成于另一顆Die，實(shí)現(xiàn)不同安全等級的子系統(tǒng)之間的有效隔離，從而有效提升汽車的安全性。
戴偉民表示，芯原在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域深耕多年，從智慧座艙到自動(dòng)駕駛技術(shù)均有布局。
助力中國領(lǐng)先落地Chiplet
“芯原成立于2001年，并于2020年成功在上海證券交易所科創(chuàng)板掛牌上市，19年磨一劍?！贝鱾ッ袢缡钦f。那么芯原在Chiplet技術(shù)方面進(jìn)展如何？
芯原擁有豐富的處理器IP，其中包括已廣泛部署在各個(gè)高端及主流汽車中的GPU IP及其衍生發(fā)展而來的GPGPU，已在全球68家企業(yè)的120余款人工智能芯片中獲得采用的NPU IP及已被全球前20大云平臺(tái)解決方案提供商中的12家所采用的VPU IP等。芯原也已經(jīng)布局了Chiplet接口IP和先進(jìn)封裝技術(shù)。
“IP芯片化，IP as a Chiplet”和”芯片平臺(tái)化，Chiplet as a Platform”是芯原結(jié)合技術(shù)和市場特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)Chiplet產(chǎn)業(yè)化的重要手段。目前芯原已經(jīng)基于Chiplet架構(gòu)推出了高端應(yīng)用處理器芯片平臺(tái)，并有序進(jìn)行迭代工作。芯原的客戶也基于其多個(gè)IP，推出了面向數(shù)據(jù)中心和自動(dòng)駕駛的采用Chiplet架構(gòu)的芯片產(chǎn)品。
在AI應(yīng)用方面，除了NPU、GPGPU、高性能GPU的儲(chǔ)備外，芯原還將自有的處理器IP進(jìn)行原生耦合，形成了AI-GPU、AI-VPU、AI-ISP等子系統(tǒng)，給AI設(shè)備帶來了顛覆性的技術(shù)升級，將有力促進(jìn)AIGC的快速發(fā)展。
在汽車方面，芯原擁有獲ISO 26262功能安全認(rèn)證的處理器IP和車規(guī)級接口IP，可為客戶提供完整的車規(guī)級芯片設(shè)計(jì)與量產(chǎn)服務(wù)。比如，芯原的ISP IP同時(shí)獲得了汽車功能安全及工業(yè)功能安全認(rèn)證，其芯片設(shè)計(jì)流程也獲得汽車功能安全管理體系認(rèn)證。芯原的GPU IP和NPU IP已經(jīng)在汽車上獲得了廣泛的應(yīng)用，包括信息娛樂系統(tǒng)、儀表盤、車身環(huán)視、駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、ADAS、自動(dòng)駕駛汽車等。此外，芯原已經(jīng)幫助客戶設(shè)計(jì)了多顆基于先進(jìn)工藝的高性能自動(dòng)駕駛芯片，并成功幫助客戶設(shè)計(jì)和量產(chǎn)了多顆車規(guī)級MCU芯片。
Chiplet給產(chǎn)業(yè)帶來四個(gè)顯著的變化：IP芯片化、集成異構(gòu)化、集成異質(zhì)化和I/O增量化。其中，最為關(guān)鍵的是，統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)對于Chiplet產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展至關(guān)重要。UCIe是一個(gè)很有影響力的國際開放標(biāo)準(zhǔn)。我們應(yīng)該擁抱這種能極大整合業(yè)內(nèi)資源的開放標(biāo)準(zhǔn)。芯原是大陸首批加入該組織的企業(yè)。
“芯原擁有豐富的處理器IP核，以及領(lǐng)先的芯片設(shè)計(jì)能力，加上我們與全球主流的封裝測試廠商、芯片制造廠商都建立了長久的合作關(guān)系，所以非常適合推出Chiplet業(yè)務(wù)。我們有望成為推出第一批Chiplet商用產(chǎn)品的企業(yè)，我們會(huì)不斷努力，助力Chiplet在智慧駕駛、AIGC等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化落地。”戴偉民如是說。
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