作者：Arm 基礎設施事業部營銷副總裁 Eddie Ramirez

在我們近期與業界伙伴的多次交流中，明顯發現芯粒時代的大幕已徐徐拉開，行業已經不再抱存對芯粒的質疑態度，而是正在合作解決如何借助芯粒技術，在集成電路的生態系統中設計、驗證和部署多供應商系統的實際問題。這樣的轉變讓行業聚焦芯粒實現的探討，而將芯粒由定制化工程項目轉向可擴展行業實踐則必須從以下三大關鍵領域談起。

可擴展芯粒應用的三大支柱

要充分釋放芯粒潛力，我們必須恪守三大核心準則：

為軟件開發者提供便利的開發體驗

如果沒有可擴展的軟件支持，再精妙的硬件也將黯然失色。軟件必須能跨越多代 IP 保持穩定兼容。開發者必須能夠在不增加復雜度的情況下，輕松實現基于芯粒設計的編程、配置和部署。這就要求行業確立通用通信協議、模塊化固件以及一致化的軟件接口。

為整個供應鏈構建可復用的芯片

現如今，多數芯粒設計仍限于單一供應商內部完成。但真正的規模化需要將芯粒轉化為產品，包括跨不同設計點，甚至跨代際的可復用性、互操作性和可組合性。這需要晶圓代工廠、IP 供應商、封裝合作伙伴和 OEM 廠商之間更深層次的整合。

全面推進系統級標準

雖然 UCIe 等接口標準已取得重大突破，但這僅解決了部分問題。真正的互操作性取決于系統級規范，包括芯粒通信機制、啟動流程、內存共享及遙測數據接口。而這正是 Arm 芯粒系統架構 (Chiplet System Architecture, CSA) 的愿景所在，CSA 目前已得到 70 多家合作伙伴的大力支持。

從超大規模云服務到邊緣側

AI 正在推動轉變

為何選擇芯粒，又為何是現在？答案唯有一個：人工智能 (AI)。

AI 工作負載正在重塑計算堆棧的方方面面。從數據中心到汽車系統再到邊緣設備，加速器不僅占用了更多的空間，也消耗了更多的電力。隨著 AI 的擴展，業界亟需更靈活、更高效的方式來集成 CPU、NPU、GPU、內存和 I/O。

這正是芯粒技術的優勢所在：芯粒支持模塊化設計，可以獨立地擴展計算單元或內存，高效地實現 SKU 多樣化配置，并且更加精準地優化功耗/散熱預算。對于小型企業來說，芯粒技術更能讓他們無需投入單片系統級芯片 (SoC) 研發成本即可進軍應用需求更為復雜的市場。

與此同時，借助 Arm KleidiAI，Arm 確保開發者可以橫跨云端到諸如樹莓派的邊緣側設備等各類硬件實現，在一致的 AI 軟件棧上運行推理。

生態系統工程：

Arm 全面設計和 Project Leapfrog

為了支持芯粒的大規模應用，業界不僅要繼續完善規范，還需要產業鏈協同推進。這一共同訴求催生了 Arm 全面設計 (Arm Total Design) 生態項目，Arm 聯合晶圓代工廠、設計公司、IP 供應商、EDA 提供商及 OEM 廠商的力量，加速開發經過芯片驗證、具備互操作性的芯粒解決方案。

此次合作最具突破性的成果當屬 Project Leapfrog。Project Leapfrog 是一項由多家行業供應商聯合推進的雄心計劃，旨在打造基于芯粒的 AI 訓練平臺，該平臺不僅可媲美 NVIDIA GB200 等單片架構，更在能效、擴展性和開放性方面具有顯著優勢。

它的底層技術包括：

計算子系統：ADTechnology 通過使用 Arm Neoverse 計算子系統 (CSS) 構建面向 AI 密集型工作負載的 64 核芯粒。

AI 加速器：由 Rebellions 提供專為深度學習訓練與推理優化的高性能加速器芯粒。

結構芯粒：封裝內計算和 AI 引擎的高效互連邏輯。

內存和 I/O：借助先進 UCIe 連接將基于 HBM 的內存子系統和先進 I/O 進行集成。

封裝和工藝：利用三星代工廠領先的 3nm/4nm 工藝和 2.5D I-Cube 封裝技術。

Project Leapfrog 的突破性不僅體現在硬件上，更在于其協作模式。這率先證明了，通過模塊化多供應商芯粒組合，同樣能實現媲美垂直集成 SoC 的出色性能。早期測試表明，Project Leapfrog 成果的能效可優于傳統 GPU 架構 AI 訓練系統的三倍。

這勾勒出了半導體產業的未來：專用芯片設計、協同技術創新，以及可大規模實現的性能優化。

標準、軟件和未來之路

在硬件不斷進步的同時，行業最大的瓶頸或許在于軟件和系統集成層面。基于芯粒的設計需要采用如下新方法來實現：

跨分解式組件的安全啟動和遙測

跨芯粒邊界的調試

固件模塊化和平臺支持

芯片前階段的系統級驗證

這就是Arm 開發 CSA 規范的核心動力。該規范匯集 70 余家合作伙伴共同制定，涵蓋了安全和遙測接口、固件啟動序列和一致加速器集成等各種問題，并已于今年初正式發布。針對不同用例（如計算到加速器、基于 I/O 的設計），我們創建了相應的配置文件，每個方案均包含明確定義的接口和協議。

自該規范發布以來，市場反饋令人振奮。業界對擴展 CSA 應用表現出濃厚興趣，特別是在安全實現方案、機密計算，以及汽車與航空航天領域的低延遲實時系統等方面。

此外，Arm 還與新思科技、Cadence 和西門子等 EDA 行業前沿企業合作，共同開發芯片前的建模、協同驗證和仿真環境等解決方案，讓基于芯粒的系統與單片系統一樣穩健可靠。

更令人振奮的是：OEM 廠商已開始就芯粒方案（而不僅僅是 SoC）采購意向書 (RFI)。這表明，相關市場思維正在生根發芽。

齊頭并進的行業目標

預計五年內，云計算、汽車、移動設備和工業領域的主流企業都將采用相關的定制芯片方案。而芯粒是讓這一切成為可能的關鍵技術。這不僅僅是一種封裝解決方案，更是企業獲取能效優勢、差異化性能和加速上市的戰略推動力。這一轉型離不開全行業協同推進。

芯粒經濟依賴于一個集體愿景：可靈活組合的系統、可互操作的產品和跨企業的通用語言。Arm 致力于通過開放標準、可擴展 IP 和 Project Leapfrog 等實際合作項目，推動這一愿景落地。

我們正朝著共同的目標，一步一個腳印，齊頭并進，扎扎實實地構建計算未來。