核心技术

核心技术

Core technologies
源于清华大学知识产权转移、经过西安交叉信息核心技术研究院三年内部孵化,北极雄芯在Chiplet相关技术方面基本纵向打通了 从架构到封装的全套Chiplet相关技术,形成了从点到面的核心技术积累。具体表现为“拆拼连连封” 五个方面:

拆:大芯片拆成小芯片,架构上怎么拆,在哪拆。

拼:梳理行业与场景共性,取最大交集部分IP做成Hub,使得Hub满足几个场景80%诉求,剩余20%由客户自己定制。

连(电互连):自研SerDes,减少面积、功耗开销。

连(光互连):光Chiplet Die,一边为自研SerDes,一边为光口。提供板卡、机柜连接解决方案。

封:基本打通基于基板、RDL的2.5D封装方案。方案充分考虑复用,具有良率高、成本低、模具私有、可直接量产的特性。

难点

Monolithic单个大芯片设计面积过大会导致良率低 vs. 拆分太多小芯片D2D互联的代价会变高。给定工艺、良率等,如何选定最 佳小芯片尺寸?

拆分过程中,如何选定最合适的“关节”节点,从而使得通讯量最少?

北极雄芯Know-how

自动化工具以及Chiplet成本模型,可自动搜索给定工艺下最佳成本和能效芯粒规模。

自动化系统分析工具,追踪数据流动,自动选择通讯量最少、对延时最不敏感的位置进行拆分。

难点

给定工艺、良率,存在最佳小芯片尺寸。也就是说,并不是单独一个IP做成一个Die是合适的。以及一些IP,例如GDDR6 IP如果 单独是一片裸Die,面临 模拟-数字-D2D(模拟) 频繁模数转换的问题,明显不合理。

不太可能存在一种HUB,适用于全部场景的情况。如上图,如何充分调研市场、了解算法、进而推算出各种算力、带宽、总线主 从、误码、DDR Access Pattern等共性需求,做一款HUB Die满足场景A、B、C 80%的诉求,是架构上的折中,是难点。

北极雄芯Know-how

团队中有大量算法与架构人才,可迅速深入了解场景,梳理计算范式与数据流,提取共性需求,设计HUB Die满足此部分需求。

HUB Die所包含的IP是图中(1) (2) (3) (4) 部分,还是(1) 或者(1)+(X)有精确的市场、性能、功耗、成本上的考量。

Artem Lite的D2D接口支持192Gbps/Channel互联带宽,共6组接口合计1152Gbps带宽;Artem Pro 的D2D接口支持448Gbps/ Channel互联带宽,共8组接口合计3584Gbps带宽。我们的D2D接口针对面积、功耗以及插损进行优化,能提供高密度、高能效的 Chiplet互联,满足高性能计算的场景需求。

北极雄芯Know-how

首次把112G的SerDes做在28nm上(正常在7nm工艺),支持Side Die 7nm-28nm工艺SerDes与Hub Die 12nm SerDes互连。

采用了新架构,对比ADC-DSP架构功耗降低64%。

Phy与基板损耗联合优化,可使用质量更差的基板,从而进一步降低封装成本。

集成光电转换芯粒的系统示意,光电互联带宽为SerDes,光带宽为400Gbps
提供光互联方案,我们提供自研的光电转换Side Chiplet作为封装外的长距离互联,支持稳定的高带宽传输,满足高性能计算场景中多板卡、多机柜互联需求。

北极雄芯Know-how

光互连Chiplet,一边为Serdes,一边为光纤,支持板卡、机柜50m内互连。

光Chiplet可直接采购集成。

样品:基于第一代Artem的1+6可复用封装
支持1~6颗3mm高的芯粒扩展集成
我们的封装方案支持Socket复用,基于我们标准D2D IO样式排布,可支持不同数量与尺寸的Side Chiplet,不需要面向不同设计专门定制,提供灵活高效、快速投入市场的解决方案。

北极雄芯Know-how

封装复用,自有模具,将封装周期从2年缩短到3个月,良率达到85%以上。

量产的封装成本为台积电CoWoS一半。

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