電子發燒友網報道（文/周凱揚）隨著 AI、自動駕駛等應用的興起，SoC 的設計變得愈發復雜，絕大多數走上自研芯片的公司都將絕大部分精力放在了計算單元上，比如自研核心、異構計算等等。畢竟計算單元的算力決定了其性能上限，高性能產品也更容易收獲來自 AI、HPC、汽車等領域客戶的訂單。

打造這樣一個高性能SoC，尤其是面向數據中心和自動駕駛的高性能 SoC，高速接口同樣少不了，然而這一領域的自研壁壘就比較高了，往往需要組建專門的團隊。所以絕大多數廠商會選擇獲取第三方高速接口 IP的授權或者直接購買 Chiplet，從而縮短芯片的上市時間。

高速接口 IP

在數據中心，若想要發揮最新的 800Gbps 以太網的全部速度，就必須使用一個高速串行總線接口來匹配，為此不少 NIC/DPU和交換機廠商都在基于112G 以太網PHY IP開發支持 PAM-4 的 800Gbps 產品。諸如 Alphaware、新思、Cadence等廠商，都基于新的工藝節點推出了 112G 的IP。據統計，112G 以太網的部署將在 2025 年達到峰值，這是因為要想進一步控制功耗，此類 IP 也已經過渡到 3nm 工藝，而 2025 年 3nm 也將成為主流節點之一。

此外，未來的 1.6Tbps 以太網也已經在規劃中了，接口 IP 廠商們也迅速開啟了新一輪的布局和研發。以新思為例，在今年的TSMC Symposium上，新思成功展示了在背板通道上實現 224G 以太網 PHY IP 的互操作，支持 PAM-4/6，可以與下一代可插拔近封裝光學（NPO）和共封裝光學（CPO）應用完美匹配。

數據到達服務器上后，仍需要利用高速接口，為存儲和加速器提供高速連接的支持，比如 PCIe 和 CXL 等，這才是 PCIe 6.0早早就被下一代 AI 芯片設計納入考量的原因，不少大廠和初創公司的產品路線圖上，都能看到 PCIe 6.0 的身影。

新思也在今年開啟了 PCIe 6.0 IP 的進程，Intel Innovation 2023大會上，新思在英特爾的PCIe 6.0 測試芯片上，展示了其 PCIe 6.0 IP在 FPGA 實現與測試芯片的互操作。這也與英特爾開啟 IDM 2.0 路線后的 EDA/IP 合作緊密相關，今年 8 月，新思與英特爾宣布在英特爾未來的先進工藝節點上拓展合作關系，所以未來新思的一眾標準化高速接口 IP，也會對英特爾的Intel 3 和 Intel 18A 等節點提供支持。

當然，要說從商業角度來看，目前新思的高速接口 IP 還是在與臺積電的合作中取得了最大的成功。如果你對今年推出的各種高性能 AI 芯片有所關注的話，就會發現其中不少都用到了新思的DesignWare高速接口 IP。

在臺積電每年舉辦的OIP生態系統論壇上，新思往往是年度接口IP 合作伙伴這一獎項的常勝者。比如今年，除了N2、N3P 設計架構、毫米波解決方案、3Dblox 設計原型解決方案以及與 Ansys、是德科技在 RF 參考設計流上的合作獲獎外，新思在 N3E 工藝節點上提供的接口 IP 方案，也獲得了臺積電的接口 IP 大獎，這些也都體現了新思在高速接口 IP 上的整體實力。

Chiplet互聯

早在數年前Chiplet就已經面世了，但介于當時有限的互聯接口生態，幾乎是只有半導體巨頭獨享，也沒有公開的市場供設計公司購買現成的 Chiplet并用于先進封裝中。這與 Chiplet 的數據互聯標準有關，要想在封裝內不同的 Chiplet 之間實現數據傳輸，就必須確定下標準。

不同標準的吞吐量、密度和時延 / Cadence

如果我們來看上圖所示的互聯標準就會發現，除了 BOW 和 HBM 以外，Chiplet 可用接口幾乎都是大廠開發的專有標準。如此一來，不僅設計受限，還必須獲得 IP 授權才能為自己的產品選用合適的接口，這也就是 UCIe 標準的成立如此重要的原因。

采用并行總線架構的UCIe 可以看作是性能更高的 BOW，且不像 HBM 一樣只局限于 DRAM，追求的是通用 Chiplet 之間的高速互聯互通，也支持 PCIe 和 CXL 等協議。在 Chiplet 技術逐漸成熟的當下，芯粒接口標準和相關的統一生態已經初具雛形，為此產業鏈上下游都在跟進這一新的設計路線。但由于與 Chiplet設計緊密相關的先進封裝方案成本高、產能低，所以基于 Chiplet 設計 SoC的更大規模量產還未實現。

為此國內 IP 廠商奎芯科技也提出了自己的解決方案，作為國內領先的高速接口 IP 和 Chiplet 廠商，其在 2023 年成功研發了 LPDDR5X、LPDDR4X和 ONFI 5.1接口 IP，也推出了基于 UCIe 標準的 D2D 接口 IP 以及 M2Link 系列接口芯粒產品。

而 M2LINK，就是奎芯科技為解決 HBM 互聯提供的 UCIe Chiplet解決方案，實現HBM 與 SoC 的解耦。從不少采用 HBM 方案的芯片設計中可以看出，主 SoC 是與 HBM 緊緊相連且對齊的，SoC 的設計中也必須把HBM IP 占用面積和所用工藝考慮在內，這樣一來SoC 的設計就頻繁受限了，更不用說追求大容量 HBM必須考慮的成本和產能問題。

而奎芯科技的 M2LINK D2D 則利用一顆額外的 Chiplet 將 HBM 接口協議，轉換成 UCIe 接口協議，這樣主 SoC 的設計上只需將原來的 HBM IP 替換為 UCIe IP。根據奎芯科技提供的數據，這樣的改動可以讓 SoC 可利用面積增大 44%，最大芯片尺寸擴大兩倍，SoC 與 DRAM 模組之間的距離可以拉遠至 25mm。且其M2Link D2D產品支持 2D 封裝，只需基于臺積電 12nm 工藝節點即可實現。

寫在最后

隨著越來越多的廠商跨界加入自研芯片的行列，尤其是云服務廠商和互聯網廠商，IP 市場還將迎來新一輪的增長。而在他們加大投入的過程中，我們也能清楚地看到，接口 IP 營收的復合增長率開始高過處理器 IP，尤其是PCIe、DDR 內存控制器與 SerDes 相關的產品。

而 Chiplet 作為更為簡單快捷的設計路線，在 UCIe 生態壯大后，也勢必會成為新的主流。至于國產IP 和 Chiplet 廠商，還需要在更先進的工藝節點上盡快獲得硅驗證，也不能止步于提供單一的解決方案，因為一站式的解決方案在不少設計廠商看來或許更有吸引力。