3月3日，英特尔、AMD、Arm、高通、台积电、三星、日月光、Google云、Meta、微软等十大行业巨头联合成立了Chiplet标准联盟，正式推出了通用Chiplet高速互联标准“Universal Chiplet Interconnect Express”（通用芯粒互连，简称“UCIe”），旨在定义一个开放、可互操作的芯粒（chiplet）生态系统标准。 

  这意味着，英特尔牵头的UCle联盟将为不同芯片厂商和不同制作工艺之间建立统一“沟通用语”，参与联盟的芯片厂商可以共用一套“语言系统”。如此一来，各公司技术壁垒被打破，实现真正的互联互通，极大程度上降低复杂芯片的研发和制作成本。

图片来源：UCle官网

何为“Chiplet”？为何要“Chiplet”？

  UCle中的“C”，代表chiplet，意为芯粒，也被称为小芯片。

  Chiplet被看做是延续摩尔定律的重要途径，通过将复杂芯片的不同功能分区制作成单独芯片，再使用先进封装，将这些不同工艺节点和不同材质的芯片组合在一起，形成一个系统芯片，突破传统SoC制造面临的诸多挑战（光罩规模极限和功能极限等），大幅降低设计生产成本。

  目前，摩尔时代“内卷”激烈，在2020年，英伟达A100 GPU联合台积电7nm工艺，可以在7nm的硅片上放置540亿晶体管。预计在2022年，英伟达H100 GPU与台积电5nm工艺结合，晶体管数量可达1000亿。

  由此可见，在延续摩尔定律的这条路上，工艺微缩已经快走到极致。尽管随着时间的推移，芯片工艺将突破2nm甚至向1nm进军，但许多科技公司已经负担不起高昂的费用。

  拿台积电举例，台积电7nm工艺的晶圆单价差不多接近1万美元，而到了3nm将会是7nm的约4倍，是5nm的2倍。例如台积电目前成熟工艺订单爆满，但3nm的生产线处于“空产”状态。造价飙升已经让不少科技巨头望而却步，纷纷转向异构异质集成，拒绝在工艺上死磕。

  早在戈登摩尔在阐述摩尔定律的原话里，曾提到“利用不同封装和互连的小芯片组合，可能会使组合成的大系统相比之以往更加经济实惠。”意思是更经济的集成电路（Integrated Circuit）从一开始就并非要求必须是同一类型、同一工艺、同一材料，这也让异质异构集成成为理所应当的代替方案。

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  异质异构集成的基本部件就是“Chiplet”。Chiplet与单片SoC和IC载板相比较，在设计时间、风险、功耗等方面具有综合优势，尤其是成本和性能优势。

  最早异构chiplet产品是Xilinx（赛灵思）和台积电合作的FPGA，2011年推出的V7四个同构的裸片（28nm工艺），堆在了65nm的硅转接器上。2012年推出的V7，除了逻辑单元，还在硅转接器上堆叠收发器。可以看到，异构技术其实早在十年前就已经出现，它既可以堆叠不同工艺的芯片，也可以堆叠除了硅以外不同材料的芯片（CSi、GaN等）。

  目前的异构Chiplet产品已经部分应用在xPU和DRAM上，例如三星的3D NAND Flash，随后SK Hynix、英特尔、AMD等知名芯片厂商在过去10年里纷纷推出了自己的异构Chiplet产品，为工艺微缩达到瓶颈做好提前准备。‍

UCle：统一标准，互联互通

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  既然不少厂商已经有了制备异质异构芯片的能力了，那么UCle的意义在哪？

  上图所示，该图是美满电子创始人周秀文博士在ISSCC 2015上提出MoChi（Modular Chip，模块化芯片）架构的概念。我们可以将一个个Chiplet看作是上图“积木”状的物品。

  UCle的作用为每一个“积木模块”制定统一标准化的“接口”，也就是文章最开始提到的“统一用语”。

  目前市面上各类Chiplet琳琅满目，各厂商的接口也不尽相同，如同中国古代的“春秋战国”。大家都是芯片，但没有办法“拼装”在一起，无法实现未来类似web3.0时代的互联互通、连接万物的理想。

  书同文、车同轨。UCle将不同晶圆厂的链接IP标准化，并没有着急去制定一个全新标准，而是先统一使用英特尔公司成熟的PCle和CXL（Compute Express Link）互联网总线标准，即“UCle1.0”。

  其中，PCIe提供了广泛的互操作性和灵活性，而CXL可用于更先进的低延迟/高吞吐量连接，如内存（CXL.mem）、I/O（CXL.io），以及加速器，如GPU和ASIC（CXL.cache）。

  UCIe标准确定后，未来的异构芯片将不再单打独斗，拥有可靠的数据传输和链路管理。更为重要的是，设计者和芯片制造商都可以利用现有的PCIe/CXL软件，将芯片设计走向更加灵活的设计思路，满足多样化定制需求，最大化地将各晶圆厂和科技公司的优势相结合，在高效设计、封装、成本方面达到完美的平衡点。

  这也正如2月18日英特尔在投资者大会上所强调的，英特尔正在致力打造“开放、可选择、值得信赖”的开放生态圈。这一蓝图似乎就是英特尔所牵头定制的UCle1.0标准的伏笔。

谁受益？谁吃亏？

  除了一贯特立独行的苹果、英伟达、Cadance等未加入，英特尔几乎将供应链上下游巨头悉数邀来，包括自己的竞争对手，一展行业大哥的胸襟和风范。

  其中受益最大的就属英特尔，连联盟名字UCle都和PCle贴近，多多少少显示出想要站上顶峰、一览群雄的期许。近些年来，科技公司们纷纷开始进行自研芯片，让英特尔流失不少订单，若英特尔能借用Chiplet将自家技术（如3D 封装）的价值发挥到最大，有望促进公司下一步的强劲发展。

  好处当然不止英特尔。晶圆厂凭借拥有芯片制造工艺和先进技术，可以根据顾客订单的需求，将各种Chiplet整合到一起。另一方面，微软、谷歌等科技公司也能以更低价格、更快时间拿到定制化芯片。

  这种“可互用性”对于解决行业碎片化生态系统（技术碎片化、应用碎片化）至关重要。例如，碎片化的IoT市场，注定不能被一个通用IC所满足。

  但也有厂商难以享受这列“快车”，例如ASML公司。UCle标准让整颗芯片不必采用最先进的制造工艺，而AMSL正好属于芯片制造这一环节，若未来整个芯片行业将走向设计与工艺协同优化甚至系统与工艺协同优化，AMSL的处境将难以预料。

  即使摩尔时代并未远去，雅虎去年公布的数据显示2021年英特尔、台积电、三星在3D封装领域投资资金（80.5亿美元）已经比AMSL的营收（71亿美元）高出近10亿美元，表明三大科技巨头已经在摆脱对EUV光刻机的依赖了。

  除此之外，所有的制定标准被欧美企业垄断时，是否对非欧美国家芯片生产存在威胁？抛去目前国际风云所展现的事实，目前国内一些芯片公司的 Chiplet 已经实现量产，但除了台积电还没有一家具有独当一面的晶圆厂，意味着代工方面还需要继续努力。

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  总而言之，开放互联的标准会带来系统功能的解耦，或许能消解部分英特尔、AMD等在系统级芯片（SoC）上的优势，将集成大众化，商业价值得到最大化普及，也能让更多客户享受到定制芯片的福利。而Chiplet毕竟是对摩尔时代的延续，或许EDA厂商能够获得前所未有的机遇，集中力量研发，促使芯片行业进入后摩尔时代。