來源：內容由半導體行業觀察（icbank）編譯自「fuse.wikichip」，作者：David Schor，謝謝。
兩大趨勢定義了未來十年數據中心和邊緣計算晶片的未來。專用器件正在成為工作負載密集型應用的關鍵。除了GPU和FPGA之外，新型可編程加速器正在出現，用於網絡和人工智慧領域。一些公司也在晶片上集成這些加速器，而另一些公司將它們作為獨立的附件提供。隨著專業化的發展，行業開始出現去集成的趨勢。晶片成本的增加改變了持續集成的經濟性，導致了chiplet架構的興起，促使人們需要將電路分割成單獨的組件，這些組件可以用不同的工藝製造，有時是由不同的公司製造。
2018年末，開放計算項目（OCP）啟動了一個名為開放領域特定架構（ODSA）的新團隊。他們的市場重點是數據中心和邊緣計算市場。實際上，它們是OCP伺服器工作組的一個子組。他們的積極努力在戰略上處於兩大趨勢的交匯點，這兩大趨勢就是專業化和去集成。Netronome的OCP ODSA工作組負責人Bapi Vinnakota告訴WikiChip：「ODSA小組的許多成員都預見到了我們目前看到的一些趨勢，我們希望全行業的合作能夠提供幫助。」
去集成和chiplet的使用並不是一個新概念。許多主要的半導體公司已經出貨這類產品幾年了。華為鯤鵬（Taishan v110）、AMD Rome （Zen 2）和英特爾的Stratix 10 FPGA都廣泛使用了chiplet。當前的架構利用這一點來創建定製的SKU，縮短開發時間，降低開發成本，並提高良品率。
這些獨狼式的設計有其固有的局限性。目前的方法意味著他們只能選擇有限的晶片。例如，AMD和華為都有自己的I/O裸片和計算chiplet，這讓他們可以擴展內核，但不能擴展太多。雖然不是不可能，但是如果沒有其他相關人員的額外工作，兩家公司都不可能從第三方添加額外的功能，如FPGA或其他加速器——而這目前需要採用一個專有的解決方案（例如，來自AMD的Infinity Fabric）。英特爾一直致力於解決這個問題。英特爾與DARPA的合作，推出了高級接口總線（AIB），該總線是作為開放的行業規範開放的。去年，他們發布了一個開源的PHY參考設計。自那以後，英特爾宣布與Jariet Technologies和Ayar Labs等多家公司建立合作夥伴關係，這些公司將生產可以使用AIB與英特爾產品交互的chiplet。這將使英特爾能夠將其FPGA功能擴展到RF和光電子技術。儘管如此，英特爾自己的努力在很大程度上仍在其自身產品的範圍內。這需要比任何一家公司都要做得更好，才能在整個行業內很好地發揮作用。
Bapi說：「我們嘗試做的是開放跨行業做這些事情的能力。我們希望做的本質上是創建一個chiplet市場，開發者可以在這裡通過來自多個供應商的特定chiplet組裝產品。我們正在孵化一個新的小組，以便定義一個新的接口，使chiplet可以相互操作，並在OCP中為chiplet提供一個市場。此外，我們還想建立業務實踐和證明點，以展示如何使用這些chiplet來製造產品。」除了能夠構建更多樣化的晶片之外，ODSA團隊還希望能夠在業務關係、流程和物流方面開展合作。
挑戰
ODSA自2018年底首次會議以來勢頭強勁。從最初的7家公司，到現在已經有近100家公司加入進來。對chiplet的主要興趣在於降低開發成本的能力。一些公司對提供小眾功能感興趣，而另一些公司則希望收購chiplet來構建最終產品。EDA工具供應商也對推銷他們的服務感興趣。Bapi說：「目前真正的問題是，沒有人知道如何讓這一切協同工作。」這不僅僅是物理接口方面的挑戰。不同的chiplet具有不同的功能。人們會期望將一組有限的基本功能定義為一個標準，所有其他功能都是基於這個標準構建。在跨供應商的產品封裝和測試方面也存在問題。除了物理實現之外，還存在定價等業務問題。澄清這些挑戰將對實現一個連貫的、跨行業的、開放的chiplet生態系統大有裨益。
在半導體行業，開源協作是很困難的。主要的阻礙者總是圍繞著設計的IP共享方面的討論而將事情談崩。可以共享多少IP，這樣做會帶來多大風險。OCP的首席技術官Bill Carter解釋說，這樣的障礙變得非常大，以至於最終往往會導致項目停滯不前。Bill說：「通過ODSA項目，我們看到的是成員們願意為行業克服這些挑戰。」
目前的工作
儘管最終的晶片可以包含任意數量的chiplet，但對於外部世界來說，它仍然應該看起來像單個裸片。為此，物理的和邏輯的裸片間接口都是必需的。對於OCP ODSA團隊，通過擴展，為了實現整個行業的混合匹配，這些接口也必須是開放接口。
ODSA的重點是開發完整的體系結構接口堆棧。這比表面上看起來更具挑戰性，因為該組織不想強迫公司採用任何一種特定的技術。目前還不清楚哪些技術會勝出。在物理封裝方面，公司正在使用多種不同的方法，包括標準有機襯底，矽插入層，矽橋以及其他選擇（如Si-less RDL插入層）。ODSA堆棧旨在與這些現有技術兼容。這一點很重要，因為這意味著OCP不會不必要地重複其他積極的工作，如英特爾和DARPA正在做的工作。相反，他們正在將這一工作融入ODSA自己的工作中。換句話說，使用AIB接口為英特爾設計的晶片如果滿足所有的要求，就會兼容OCP標準。如果你查看整個堆棧（如下面的幻燈片所示），你會發現每一層都有多個選項。PHY一級也存在分歧。一些公司正在採取將晶片內互連擴展到其他chiplet的路線。英特爾的AIB和ODSA自己的BoW接口就是這樣的例子。這些往往是以較低數據速率運行的寬並行總線。或者，有些人更喜歡採用片外串行接口，如PCIe，並將其置於裸片上。在這些接口之上，ODSA正在構建一個兼容的網絡堆棧。根據所連接的chiplet的類型，可能需要共享存儲空間數據。為此，該堆棧包括相干和非相干數據傳輸協議，以便能夠在chiplet之間開發「小型開放網絡」。完整的體系結構接口應該能夠實現完整的chiplet互操作性。
定義了完整堆棧之後，需要有一種方法讓公司可以利用彼此的工作。OCP的遠景是ODSA-stack-compliant chiplet市場。該集團希望啟用將這些chiplet組裝成成品所需的業務、工具和工作流程。很容易看出，從這個階段開始，其他一些OCP團體是如何吸收剩餘的工作流的。例如，OCP伺服器工作組下的Open Accelerator Infrastructure子組一直在開發許多加速器模塊和接口。
跨行業的晶片架構和相關工作仍處於起步階段。這一切都在進行中。毫無疑問，有些選擇會戰勝其他選擇。不管哪種選擇勝出，由一個標準組織來管理開放標準是使可行的chiplet市場成為現實的唯一方法。
*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點讚同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。
今天是《半導體行業觀察》為您分享的第2181期內容，歡迎關注。
FPGA｜穩懋｜台積電｜華為｜IC｜CMOS｜RISC-V｜2019半導體盤點