实现芯粒间高速互连互通，助力中国Chiplet产业发展

在当前的半导体产业环境下，中国IC设计和整个半导体产业链面临着复杂的挑战与机遇。从宏观来看，全球半导体行业正在经历不均衡的复苏，AI应用作为主要推动力，持续推动技术创新和市场需求增长。然而，国内市场虽然需求仍在，但受限于不断加剧的外部封锁和技术限制，芯片制造的生产不得不在不同晶圆厂之间调整和迁移。尽管这一变化带来了不小的挑战，但它也为国产芯片全产业链的塑造和创新提供了独特的机遇。

在这种背景下，Chiplet技术和相关的互连IP变得尤为重要。作为解决制程瓶颈、提升性能和灵活性的有效手段，Chiplet技术不仅为国内半导体企业提供了突破传统单片设计的机会，也在芯片产业自主可控的过程中扮演了重要角色。互连IP，作为Chiplet架构的核心组件之一，正是实现不同模块之间高效通信的关键，为系统集成和功能扩展提供了强大支持。

在这一过程中，奎芯科技作为国内半导体互连IP领域的先锋企业，积极推动Chiplet技术的发展和应用。在最近ICCAD-Expo上，我们有幸采访到了奎芯科技联合创始人兼副总裁唐睿博士，他分享了奎芯科技的M2LINK技术的独特价值，以及对于中国芯片设计产业的展望。

ML100 IO Die：创新的“分离”设计，带来三大价值

ML100 IO Die是MSquare推出的一款集成了高带宽内存（HBM3）和UCIe（Die-to-Die）互连IP的IO Die。它支持单模块配置下高达1 TB/s的传输带宽，符合UCIe 1.1规范，能够实现低延迟和高速的数据传输。这一创新产品发挥了奎芯科技M2LINK关键技术优势——它解决了UCIe接口和HBM内存之间的连接问题，提升内存的连接效率和带宽。

在高性能计算中，内存带宽和计算节点之间的连接至关重要，UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）标准是一种新兴的接口标准，旨在增强芯片模块之间的连接性，尤其适用于Chiplet架构。

【接口带宽匹配，效能和成本兼得】

唐睿提到，UCIe接口的速率是32Gbps，而他们目前的设计包含了16个模组。这个接口的带宽与HBM3内存接口的带宽正好匹配。HBM3是最新的高带宽内存技术，相比传统内存，它能提供更高的数据传输速率，因此在与UCIe的接口设计中，奎芯科技的IP设计能够有效匹配，保证系统性能。

通过UCIe接口与HBM3内存带宽的匹配，奎芯科技的设计能够实现非常高效的性能，同时降低了封装成本。因为在传统的芯片设计中，封装和连接带宽的匹配往往需要复杂的技术和高昂的成本，奎芯科技通过这种匹配，降低了技术难度和成本，提供了更具竞争力的解决方案。

【“分离”，突破COWOS先进制造封锁】

CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）是一种高端封装技术，常用于将多个芯片集成到一个封装中，通常是高带宽内存（HBM）和处理器之间的连接。由于CoWoS能够实现非常高的数据传输带宽，因此它通常与HBM（如HBM3）搭配使用，特别是在高性能计算（HPC）和人工智能（AI）领域中，因为这些应用需要大量的内存带宽。

然而，受到CoWoS和HBM3的技术限制和产能带来的约束，主要来自于流片和生产环节。奎芯的ML100 IO Die，在支持UCIe接口的基础上，将主芯片和IO die分开，让它们不再受限于封装技术和内存类型的选择。主芯片可以根据不同的应用需求，选择不同类型的内存（如LPDDR或HBM）。

客户可以将LPDDR作为内存接口，而不是依赖HBM。这样做的好处是，LPDDR不受出口限制，也可以避免使用高端的CoWoS封装技术，从而实现了技术上的灵活性。

这种“分离”的技术方案，并不是指完全放弃高端技术，而是通过采用更灵活、受限程度较低的技术方案，减低对高端技术的依赖。

【“分离”，提高设计方案的应用灵活度】

除了在供应链上的意义外，这种IO die和主芯片分离的设计，也具有技术层面的意义，同时也为芯片公司提供了更多的市场适应性和技术灵活性。

首先，“分离”后主芯片和HBM之间不再存在边界上的尺寸制约，所以可以连接更多的IO Die和HBM颗粒。

其次分离之后后的主芯片设计不需要受到内存类型、封装大小等方面的限制，也能根据市场需求切换不同内存解决方案。例如原本的设计是基于HBM的应用于训练场景的AI芯片，如果需要切换到推理的场景，可以直接用ML100的方案将HBM切换LPDDR的灵活接入，而不需要重新设计整个主芯片或进行复杂的封装。

“因为LPDDR现在在推演的领域用得比较多，如果这块儿主芯片，不推向训练市场，而是推向推演市场，主芯片不需要重新流片的，只要换个IO Die就可以变成高性能的推演芯片了。”唐睿分享到。

据悉，奎芯科技的ML100 IO Die产品已经在今年完成了两个商业化应用（商业闭环），并且成功获得了两个客户的支持或订单，表明该产品在市场上已经获得了一定的认可。

在国内Chiplet变局中捕捉机遇，发挥互联IP产品独特价值

UCIe标准自2022年推出以来，在业界引起了广泛关注。许多业内人士认为这是近年来最为重要的标准之一，尤其是在硅谷的讨论中，UCIe的发布被认为是一个突破性的进展。然而，尽管这一标准已经推出了两三年，但实际上它并没有完全达到预期的效果。不同IP公司之间的互联互通仍然是一个巨大的挑战，这既是机遇也是挑战。从机遇的角度看，已经采用UCIe IP的公司在自家芯片上集成这些标准，可以帮助他们形成闭环生态系统，但对于整个行业来说，特别是对于小公司而言，这种绑定可能会限制更广泛的开放生态。

在UCIe演进的过程中，尽管很多公司都在致力于解决不同层次之间的互联互通问题，但目前的情况仍然让产业界的互联互通面临困难。奎芯科技正通过技术创新努力克服这一挑战，特别是在先发优势方面占据一定的优势。目前奎芯科技在多个关键节点上已经完成了16G和32G两个速度标准的UCIe IP设计，并在标准封装上实现了这些速率。相较于先进封装技术，标准封装的信道质量较差，因此在同样的速率下，标准封装实现的难度更大。这种技术突破进一步展示了国内厂商在UCIe标准领域的创新能力。

在国产化的过程中，真正的突破并不是简单的替换国外技术，而是通过创新来创造新的价值。“首先还是要找到一个自己产品的定位，这种就是简单的replacement、一个替换是做不到的，你一定要在变局中带来一个价值。”唐睿坦言到。

尤其在面临行业变局时，找到合适的技术路径和产品定位至关重要。对于国内公司来说，Chiplet技术为国产化提供了一个新的机会。在当前摩尔定律逐渐受到制约的背景下，Chiplet技术通过模块化设计能够在7纳米至12纳米制程下实现功能的叠加、算力的突破和异构集成，成为一种有效的解决方案。与国外公司相比，国内的制程受到一定限制，但这也为国内公司提供了创新的空间，可以在其他技术路径上实现突破，而不是依赖高端的3纳米、5纳米制程。

唐睿表示，奎芯科技在UCIe IP上的完整性构成了其重要的技术优势。客户选择奎芯的Chiplet IO die后，不仅能够实现主芯片与UCIe IP的同质芯片互联，还能通过奎芯的IO die进行接口转换，从而为客户的设计提供更大的灵活性。此外，奎芯还提供配套的Chiplet产品，这进一步增强了其竞争优势。

应用发展、技术趋势和时代机遇交融，未来可期

“大的产业格局看，我们在三个交叉赛道上都属于早期阶段，一个是AI对芯片的要求，第二是Chiplet的发展，还有全面芯片国产化，这三点都处于早期。”唐睿分享到。

这三大机遇相互交织，形成了中国芯片产业发展的独特动力。AI技术的推动促进了对高性能芯片的需求，而Chiplet技术则为国内芯片企业提供了突破的技术路径，解决了制程技术瓶颈。与此同时，芯片国产化的战略目标迫切要求国内企业加速技术积累和自主创新，确保在全球产业链中的话语权。三者的融合，不仅为中国半导体产业带来了前所未有的创新机会，也为产业链的独立性和安全性奠定了基础。

“所以我们继续打磨好自己的产品，未来可期。”唐睿充满信心。