芯粒是指預先制造好、具有特定功能、可組合集成的晶片,關于芯粒技術,網(wǎng)上有多篇寫的比較全面的介紹。為增進大家對芯粒的認識,本文將對芯粒以及芯粒在汽車領域的作用予以介紹。如果你對芯粒具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
芯粒是小型模塊化芯片,可以組合形成完整的片上系統(tǒng) (SoC)。它們被設計用于基于芯粒的架構(gòu),其中多個芯粒連接在一起以創(chuàng)建單個復雜的集成電路。與傳統(tǒng)的單片 SoC 相比,基于芯粒的架構(gòu)具有多項優(yōu)勢,包括提高性能、降低功耗和提高設計靈活性。芯粒技術相對較新,半導體行業(yè)的許多公司正在積極開發(fā)。
芯粒是一種新型芯片,為設計復雜的 SoC 鋪平了道路。芯粒可以被視為樂高積木的高科技版本。一個復雜的功能被分解成一個小模塊,然后是可以非常有效地執(zhí)行單個特定功能的芯粒。因此,使用芯粒的集成系統(tǒng)可以包括:數(shù)據(jù)存儲、信號處理、計算和數(shù)據(jù)流管理,構(gòu)建稱為“芯?!薄?
芯粒是封裝架構(gòu)的一部分,它可以定義為一塊物理硅片,通過使用封裝級集成方法將 IP(知識產(chǎn)權(quán))子系統(tǒng)與其他 芯粒封裝在一起。可以說,芯粒技術在單個封裝或系統(tǒng)中集成了多種電氣功能。
利用芯粒技術,工程師可以通過將不同類型的第三方 IP 組裝到單個芯片或封裝中來快速且經(jīng)濟高效地設計復雜芯片。這些第三方 IP 可以是 I/O 驅(qū)動程序、內(nèi)存 IC 和處理器內(nèi)核 。
芯粒的想法起源于 DARPA CHIPS(Common Heterogeneous Integration and IP)項目。由于最先進的 SoC 并不總是適合小規(guī)模應用,因此為了提高整體系統(tǒng)的靈活性,CHIP 計劃尋求創(chuàng)建一種新的 IP 重用范例,即 芯粒。
雖然當今大多數(shù)電子設備中的計算機技術在很大程度上仍由傳統(tǒng)芯片組主導,但隨著時間的推移,這種趨勢似乎很明顯會發(fā)生變化。許多專家認為,隨著這些先進技術的發(fā)展,專用芯粒將成為消費設備的普遍特征。有許多可靠且更便宜的技術可用于設計芯粒。
摩爾定律是英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登摩爾于 1965 年做出的預測,即微芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番,從而導致計算能力呈指數(shù)級增長并降低成本。芯粒技術可以看作是擴展摩爾定律并延續(xù)半導體行業(yè)提高性能和降低成本的趨勢的一種方式。
芯粒技術可以幫助擴展摩爾定律的一種方式是允許創(chuàng)建更復雜和更強大的 SoC,而無需將所有必要的組件安裝到單個單片芯片上。通過將復雜的 SoC 分解成更小的模塊化芯粒并將它們連接在一起,可以繼續(xù)擴大晶體管和其他組件的數(shù)量,而不會達到單個芯片的物理極限。這有助于跟上摩爾定律預測的性能改進和成本降低的步伐。
如今,異構(gòu)芯粒集成市場增長更加迅速。AMD 的 Epyc 和英特爾的 Lakefield 等不同的微處理器采用芯粒設計和異構(gòu)集成封裝技術進行大量生產(chǎn)。
在汽車領域,“芯粒技術對于車載芯片及智能汽車行業(yè)的影響,將主要體現(xiàn)在提升汽車算力水平,降低‘算力焦慮’,同時規(guī)范汽車芯片標準,為未來汽車互聯(lián)互通創(chuàng)造外部環(huán)境;在標準化驗證之后,將有助于降低芯片驗證周期,豐富汽車芯片功能及擴展應用場景?!眲⒉ㄕf。
車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片展現(xiàn)出諸多顯著優(yōu)勢:首先,有效突破傳統(tǒng)封裝技術的限制,大幅提升互連帶寬,降低封裝成本,為汽車電子電控系統(tǒng)提供更為靈活和高效的解決方案;其次,在設計之初便充分考慮汽車行業(yè)對環(huán)境適應性、實時性、確定性、功能安全、信息安全、低功耗及故障檢測與容錯等方面的嚴格要求。此外,車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片的設計方法論——芯粒級IP復用與預制組合,為汽車電子電控系統(tǒng)的快速發(fā)展注入新的活力,通過精心挑選和組合不同功能的芯粒,可以迅速構(gòu)建出滿足特定需求的定制化芯片,大幅縮短產(chǎn)品從設計到上市的時間周期。
“芯粒系統(tǒng)屬于一個比較新的技術業(yè)務,中國芯片制造水平與世界先進水平存在一定差距,但芯片封裝能力與世界先進水平差異相對較小,因此在這個主要依賴封裝技術的應用領域,我們對未來的發(fā)展空間表示樂觀?!眲⒉ū硎?,國內(nèi)領先的半導體公司例如華為等,已在布局芯粒系統(tǒng)所需要的封裝基板、設備和技術投入,著手進行技術驗證和測試。雖然過去車規(guī)級芯片的國產(chǎn)化率較低,但隨著最近幾年來的發(fā)展,中低端產(chǎn)品的國產(chǎn)化水平不斷提升。在芯粒這個新的技術領域,國內(nèi)外企業(yè)其實都處于發(fā)展初期,如果整零雙方緊密合作,國產(chǎn)芯片將獲得更多的“上車”機會。
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