本周,英特尔搞了个大新闻。
其与AMD、Arm、高通、微软、谷歌、meta(元界)、台积电、日月光、三星等十家行业巨头联合发起成立“高速通用芯粒互联”(Universal Chiplet Interconnect Express,UCIe)联盟,共同推广UCIe ,意图构建完善生态,使之成为芯粒(Chiplet)未来互联通用标准。
这十大厂商阵容之豪华,令人目眩。从芯片架构、设计、制造、封测到下游软硬件系统,几乎集齐了“最强大佬”。
UCIe 究竟是什么,甫一亮相就能获得这样的排面?
英特尔牵头组建 UCIe 联盟,又有着怎样的考虑和前景?
UCIe,芯粒技术与商业化间的桥梁
解读UCIe,绕不开芯粒(Chiplet)这个越来越频繁出现在媒体上的概念。传统片上集成,即一片裸片集成更多、更小晶体管,在不同片上区域布置异类功能IP的做法,已经越来越面临技术与商业可行性的制约,相比之下,封装内(on-package)集成,即将不同功能模块从单个裸片上解耦,按照各自的最优工艺节点制备,再将不同裸片在同一封装外壳内集成的想法,显示出越来越大的吸引力。诸多大厂不约而同展望,封装内集成将接替晶体管缩放,成为未来延续摩尔定律的载体。
如同任何技术潮流的早期阶段,不同机构提出各种术语概念,试图捕捉和表征依然模糊的理念,芯粒(Chiplet),则是这场异构集成“概念竞争”中的胜利者,其语义已取得行业共识。
UCIe联盟官网发布的白皮书中,英特尔首席架构师沙尔玛(Debendra Das Sharma)对芯粒的商业价值进行了精辟总结,包括更小面积的单一功能裸片有利于制造环节良率控制、产能爬坡,同时从设计角度看能够有效降低投资,节省不必要的跨工艺节点IP移植成本,缩短产品上市周期,不同计算、存储、I/O芯片(die)的灵活组合,使敏捷芯片定制成为可能。
随着各家厂商的努力,芯粒的技术可行性业已得到验证,英特尔与AMD均已向市场推出过不同制程、不同功能裸片异构集成产品,AMD采用芯粒技术研制的(霄龙)EPYC服务器CPU,据称将32核CPU的开发和制造成本降低了40%。
显然,芯粒技术已经临近大规模应用的“临界点”,然而在技术成熟化与形成商业潮流之间,芯粒厂商还需要搭起一座互联接口标准化的“桥梁”。
试想如果没有行业公认的开放性技术标准,除了英特尔、AMD等少数技术实力雄厚的厂商,其他企业试图集成不同来源、不同功能、不同制程、甚至不同材料的裸片,充分了解其微架构和物理、逻辑特征,将面临多么巨大的沟通成本和适配风险,甚至足以抵消芯粒所应许的全部好处。
搭建桥梁,正是UCIe所试图发挥的作用。
根据白皮书介绍,UCIe提供了物理层裸片间通信的电气信号、时钟标准、物理通道数量等规范,至于标准所屏蔽的具体物理实现结构则不做限制,为了适配不同厂商的封装方法,还专门划分出针对“标准封装”、“先进封装”的不同标准。有趣的是,白皮书中给出的先进封装示例,既包括英特尔自家力推的EMIB,也包括台积电的CoWoS方法
在裸片间链路之上的协议层,UCIe则申明支持PCIe和CXL等成熟的系统互联接口标准,可与现有生态无缝衔接。
第二次总线战争?
英特尔攒的这场神仙局,有一些耐人寻味的缺席者。
除了一贯特立独行的苹果、英伟达,三大EDA厂商无一入盟的事实,更值得外界重视。
系统互联标准之变,往往会引发半导体产业格局的戏剧性重构,英特尔自己,就是上一次重构的最大受益者之一。
上世纪八十年代末九十年代初,个人计算机市场的统治者IBM推出其Personal System/2 (PS/2)系列产品,其中部署了IBM开发的新一代总线接口标准-微通道(MCA),外设厂商为PS/2开发配套显卡、网卡、硬盘等设备,必须符合MCA标准,而要使用MCA,则必须向IBM支付专利费。
IBM自认为最大化垄断利润的高明之举,却激起了边缘厂商的抵抗。
以康柏等九家企业组成的“九人帮”,推出了名为EISA的电脑总线开放性标准,历经走马灯一般的总线标准竞争,最终由英特尔率先创建的 PCI(外设组件互联标准)脱颖而出,该标准不断演进,至今仍以PCIe的面目继续活跃。
(总线战争时期眼花缭乱的网卡制式)
激烈的“总线战争”,影响的绝不仅仅是这个冷僻的技术领域,其更大意义,在于打破了IBM在系统集成上的生态壁垒。开放性接口标准,使电脑整机制造商得以最大化利用丰富的系统组件生态,被IBM在个人电脑市场“雪藏”的386、486处理器,成为其他厂商撬走消费者的“利器”。处理器,也取代整机,成为九十年代半导体产业竞争的“主干道”。
通过这一次总线战争,英特尔顺利加冕王冠,成为美国高科技产业的新王者。
在昔日“王者”荣耀褪色的当下,英特尔力推UCIe标准,取名也刻意贴近PCIe,多少显示出对重回巅峰的期许和渴望。
英特尔的如意算盘,是否可以实现?
从积极方面看,英特尔的策划相当成功,几乎将产业上下游巨头,包括自己的竞争对手悉数邀来,显示出领先企业的胸襟和担当,尤其值得注意的是,十巨头中的元界和台积电,还是此前芯粒互联标准LIPINCON、BOW的推动者,其站台英特尔的举动,无疑意味着UCIe成为行业公认标准的可能性进一步增加。
但另一方面,正如上文所述,开放性互连标准带来的系统功能要素解耦,往往将带来产业格局的剧烈变动 ,尽管未来的具体路径难以预卜,但参照第一次总线战争的内在脉络,功能解耦或许将消解当前英特尔、AMD、高通等片上系统(SoC)开发商的竞争优势,将相关集成能力“大众化”,商业价值,将向特定功能IP开发者转移,同时手握大量元件库IP和芯粒系统级设计验证工具链,三大EDA厂商或将获得前所未有的发展机遇。
一言以蔽之,英特尔的UCIe筹划,虽然足以确保其在芯粒时代产业牌桌上的一席之地,却并不足以确保其在未来图景中的“王者荣耀”。