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小芯片标准旨在实现 “即插即用”

—— 这些标准虽属必要,但尚不足以支撑成熟市场
作者: 时间:2026-04-17 来源: 收藏

核心要点

  • 裸片间(Chiplet)只是开端,成熟市场还需更多支撑

  • 多项相关已发布初版或正在制定中

  • 现有工作覆盖封装、系统架构、各类设计套件、通用链路层及Bunch of Wires(BoW)更新

当前(Chiplet)仍处于孤岛式发展状态。在同一封装内,除高带宽内存(HBM)外,所有裸片均来自同一家厂商,并由其全权管控。

要实现行业对小芯片(Chiplet)市场的愿景,需要更完善的体系支撑。若每家芯片企业都自行设计制造专属小芯片,这种模式将无法落地。小芯片市场需要标准保障互操作性物理可组合性,因此行业正推进多项标准化工作,为通用小芯片铺路。

小芯片间互联已成为优先级最高的标准方向。西门子 EDA 与 Alphawave Semi 联合网络研讨会中,西门子 EDA 3D-IC 封装流程高级产品专家 Kendall Hiles 指出:部分最棘手的难题,在于实现小芯片间高效通信,以及管控布线与连接的复杂性。

芯片间互联标准(如 BoW 与 UCIe)已解决这一核心问题,但要让小芯片像乐高积木一样,行业还需更多配套标准。

新思科技高速接口 IP 高级产品经理 Manuel Mota 表示:若要用通用小芯片搭建系统,大量互操作性问题至关重要,需要在数据接口之上定义所有层级规范。

更多标准已落地或在研,覆盖从封装描述到系统架构的全维度。这些标准将助力打通通用小芯片市场,让系统设计者可从不同厂商目录中挑选小芯片,组合成创新方案。标准无法确保市场成功,但缺失标准几乎注定市场失败。

市场需要哪些标准?

标准覆盖范围极广,不同专家清单略有差异,但核心需求一致。新思科技产品管理总监 Rob Kruger 整理了市场成功所需的标准清单:

  1. 系统架构

    • 地址映射规范

    • 控制、管理与中断语义

    • 发现与能力枚举机制

  2. 安全与可信

    • 小芯片身份与来源

    • 信任根(RoT)架构

    • 密钥管理与数据保护

  3. 启动与生命周期协同

    • 启动与初始化时序

    • 上电复位、唤醒时序与状态切换

    • 定义兼容等级

  4. 供电与电源完整性

    • 定义供电接口

    • 供电能力通告与协商

    • 电源完整性与瞬态响应指标

    • 热功耗协同设计约束

    • 故障检测与保护机制

  5. 数据语义与协议使用

    • 协议使用配置文件

    • 应用专属数据语义

    • 调试、可观测性与错误上报规范

  6. 物理布局、凸点几何与封装

    • 裸片间接口布局与邻接规则

    • 通道数与拓扑指南

    • 凸点图对齐与互联几何

    • 封装适配的信号完整性、电源完整性与良率约束

  7. 多裸片测试、 Known-Good-Die(KGD)标准与封装内测试

    • KGD 定义

    • 裸片间接口与结构测试

    • 封装后测试

  8. 应用 / 领域专属使用配置

    • 系统总功耗预算

    • 局部与全局功耗密度上限

    • 散热与可靠性预期

    • 性能确定性与延迟边界

  9. 生态合规与治理

    • 严格合规要求

    • 明确的认证与互操作测试计划

    • 成熟的多厂商互操作生态

Chipletz 首席架构师兼产品副总裁 Mike Alfano 表示:更广泛的标准提案最终将有助于设计工具对小芯片分类与落地,但近期落地的架构考量更关键。例如 UCIe 已开始提供互联物理层框架,聚焦物理层的厂商对小芯片普及至关重要。

多数标准推进工作由 ** 开放计算项目(OCP)** 主导。该组织并非从零创建标准,常与 JEDEC、IEEE 等标准组织协作,推动功能落地并背书特定标准。

OCP 开放小芯片经济工作组项目联合负责人 Anu Ramamurthy 在 2026 小芯片峰会上指出:真正的互操作性远不止物理线路连通,而是从物理层到软件的完整生态,将系统中所有分立裸片视为单一整体。OCP 正从更全局视角推进,不只是线路,还要打通固件全栈通信。

封装层面标准化

JEDEC 数十年来持续制定封装标准,JESD-030以 XML 格式定义封装特性。OCP 与 JEDEC 合作,将小芯片数据交换方案 CDXML 纳入标准,最新版JESD-030O已包含该内容。

Ramamurthy 表示:我们与 JEDEC 共同建立了小芯片描述体系,覆盖物理、电气、装配、封装、材料全维度。

该标准明确以下要素规范:

  • 封装材料、特性、外形、间距、安装指引

  • 引脚位置、数量、类型、尺寸、形状、间距

  • 焊盘布局建议(多数匹配封装标准)

  • 特殊装配需求的 “footprint 层” 规范(禁布区、掩模层、平面间隙)

这为 EDA 布局与验证工具提供全自动所需信息。传统 JESD-030 已具备此能力,但先进封装异构集成带来新复杂度,更新后的标准补充了必要细节。

JESD-030O 于去年 2 月发布,需会员权限访问。

小芯片系统架构标准化

另一项工作将 Arm 捐赠给 OCP 的 CSA 架构,升级为指令集无关的基础小芯片系统架构(FCSA),实现小芯片模块化组合与互操作定义。

Alphawave Semi 首席产品营销经理 Archana Cheruliyil 在研讨会中表示:小芯片不只是封装趋势,正成为支撑算力扩展、功耗管理、专用功能交付的架构基础。

小芯片应用比软 IP 更严苛,每个小芯片需具备传统大型芯片才有的基础模块。

楷登电子高级产品营销总监 Mick Posner 指出:启动、调试、安全等基础能力是附加功能,本质上让小芯片成为微型片上系统(SoC)。

该规范定义三级合规等级,低等级(Level 0/1)无高阶动机,多数规则按等级标注,低等级要求需在高等级全部满足,最高等级为完全合规。

规范定义两种系统配置:计算 + 中心型计算瓦片型。核心差异:前者由中心小芯片提供系统主存、缓存、I/O;后者由一个或多个计算小芯片提供。由此定义两类计算小芯片。

规范还定义多种小芯片类型:计算(两类)、中心、全相干扩展(两类)、I/O、I/O 相干扩展(三类)、I/O 控制器,明确连接规则、内存 / MMU 处理、中断 / 安全 / 调试逻辑。

规范详细定义小芯片接口与实现方式,同时支持 UCIe 与 BoW

FCSA 1.0.0 版于今年 2 月生效。OCP 首席创新官 Cliff Grossner 在小芯片峰会上表示:所有人都可在贡献数据库下载,这是长期发展的起点。

设计套件标准化

与工艺设计套件(PDK)、装配设计套件(ADK/PADK)类似,** 小芯片设计套件(CDK)** 正在定义。CDK 与其他套件的关系尚不明确,2026 小芯片峰会称其包含子套件,OCP 文档则将其与其他套件并列 —— 后者更合理,因小芯片非封装,ADK 等不属小芯片描述,而是配套使用。

各类设计套件包括:

  • CDXML 文件(JESD030)

  • 装配设计套件(ADK/PADK)

  • 材料设计套件(MDK)

  • 封装测试设计套件(PTDK/TDK)

  • 封装设计规则手册(DRM)

  • 信号 / 电源完整性设计套件(SI/PI,含于 CDXML)

除 JEDEC 标准外,其余均以白皮书形式发布(2025 年 1 月 1.0 版公开),效力接近标准:

  • ADK:定义封装装配公差、层、几何、焊盘、基准点等规则

  • MDK:定义封装基板、中介层、重布线层、3D 堆叠的关键材料特性

  • PTDK:定义测试结构与流程,以 XML schema 定义焊盘、测试模式、专用测试引脚等

裸片间互联标准更新

过去一年小芯片互联进展多聚焦 UCIe,BoW 也迎来两项关键更新:

  1. BoW Memory:定义直接内存接口,支撑高带宽、低延迟内存访问

  2. BoW Flexi:放宽 BoW 2.0 部分要求,面向低成本、低性能系统

Ramamurthy 解释:若需要低延迟、低功耗、轻量、小面积接口,且带宽非核心限制,BoW Flexi 是最优选择,面向约 4Gbps 速率的简易低成本封装。

主流 BoW 面向先进封装高性能场景,BoW Flexi 计划年底发布,降低简易系统设计门槛。

此外,OCP 推出通用链路层,与 UCIe 高阶层逻辑一致。Ramamurthy 表示:它与物理层无关,可搭载于 BoW 或 UCIe 物理层之上,只要遵循格式,即可与协议层通信。

破除市场壁垒

这些标准将解决阻碍小芯片市场的多项技术难题。多数内容并非全新,而是将行业实践系统化,替代各家自研方案。

后续关键问题是:厂商能否快速便捷地用这些标准验证通用小芯片可行性。即便标准完善,行业是否全面接纳仍未可知,实际与经济层面顾虑仍存,市场落地绝非一帆风顺,但已比过去更进一步。



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