最近经常听到chiplet的概念,据说amd的锐龙系列就是利用chiplet技术逆袭intel的。那么chiplet和soc,sip,ip核等有什么关系呢?找了不少资料,特来总结一番。其实这些概念的出现有一个共同的主线,让ic设计和制造越来越容易。
一、ip
早期的复制电路都是全定制,比如intel的4004cpu,这种设计非常耗时。考虑到cpu的很多模块有相似的地方,能不能把这些东西模块化?于是就有了ip核的概念,intelligent property,即知识产权核。
ip核在eda上有非常重要的地位,我们熟知的synopsys公司就是ip巨头,它将一些复杂的功能模块,如fir滤波器、sdram控制器、pll锁相环等封装好,供开发者直接调用,避免重复劳动,他们会收取相应的专利费。arm公司本质上就是买ip核。
ip核分成三类:软核、固核与硬核。软核就是我们通常写的verilog行为描述代码,灵活性与适应性较强;固核是门级网表形式的代码,是ip的主流形式之一;硬核是gdsii版图文件,不能修改。
二、soc
soc(system on chip)片上系统。我们台式机的存储器、电源模块、功耗管理模块等都是分开的,而soc是将这些围绕cpu的关键模块集成在一个芯片上,这样才会有我们的笔记本、手机等小巧强大电子设备。
soc强调整体设计,包含总线架构、ip核复用、软硬件协同设计、低功耗等技术,将cpu、存储器、各种接口控制模块、互联总线等集成在一起,达到减小面积、提高速度、降低功耗、节约成本等目的。
三、sip
sip(system-in package)系统级封装。将处理器、存储器、fpga等功能芯片集成在一个封装内。粗粗一看,似乎和soc一样,但区别还是挺大的。
soc是在同一芯片、同一种工艺下完成的;sip则可以将不同工艺器件,如mem、光学器件、射频器件等不同材质、不同工艺节点的设备垂直堆叠或水平排列,做园片级别的封装。这是超越摩尔定律的重要实现路径。
sip的实现需要多种封装技术,如引线键合、倒装芯片、芯片堆叠、基板腔体、基板集成rf器件、埋入式电阻电容电感、硅通孔tsv等。
四、chiplet
chiplet即小芯片,相当于将硬核ip再制造成芯片。还是回到soc,随着工艺节点的推进,成本越来越昂贵,soc会增大芯片面积,导致良品率下降,成本很高。这时候,amd给了新方案chiplet。
7nm工艺时,模拟电路无法获益于晶体管或导线间距的微缩,传递信号的i/o本身凸块间距微缩进展缓慢,用14nm工艺还更加稳定。
cpu也进入多核时代,将这些核独立制造可以大大提高良率。
如图,这是amd的cpu设计演进图,从单芯片到小芯片组合,到模拟、i/o采用14nm工艺,整个成本节省了41%。
能达到这样的效果,要归功于sip先进的封装技术。
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chiplet和SoC、SiP及其IP核等有什么关系呢?
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