编者按：根据Omedia公司的预测，芯片粒（chiplet）正在被更先进、更高集成度的半导体器件所采用，包括微处理器（MPU）、系统级芯片（SOC）、图像处理单元（GPU）和可编程逻辑器件（PLD）等，其中MPU是芯片粒最大的市场。预计到2024年，芯片粒支持的全球MPU市场规模将从2018年的4.52亿美元扩大到24亿美元。详情参阅于此。AMD和英特尔正在向芯片粒倾斜以提高性能，法国CEA-Leti则显示了这一方法能走多远。
面临复杂性和成本的双重挑战
通过扩大硅片面积来提升处理器计算能力这一常规做法正在遭受复杂性和成本的侵蚀。AMD公司Samuel Naffziger在今年国际固态电路会议（ISSCC）表示：随着时间的推移，芯片的绝对芯片尺寸一直在无情地上涨，并且有超越芯片制造设备生产能力极限的趋势。同时，对于固定的芯片尺寸来说，每平方毫米的成本一直在无情地增加，并正在加速上升。
芯片粒带来新解决方案
为应对成本上升和芯片尺寸不断增加的双重压力，产业界选择芯片粒作为新的解决方案，即处理器可由更小、更不昂贵的芯片粒在单一封装内通过高带宽接口互连实现。在ISSCC展会上，AMD、英特尔和法国研究机构CEA-Leti展示了这一方案能走多远。
CEA-Leti的有源中介层
CEA-Leti处理器将6个16核芯片组堆叠在一个由薄硅片制成的“有源中介层”上，形成一个96核处理器。中介层带有通常在处理器上的电压调节系统，还具有一个片上网络，使用三个不同的通信电路来连接片上SRAM存储器，能够达到每平方毫米硅片每秒传输3兆字节，每毫米延迟仅为0.6纳秒。
CEA-Leti公司的科学总监Pascal Vivet表示，如果能够将多个供应商的不同技术整合到单一系统中，有源中介层是芯片粒技术的最佳发展方向。“如果你想把A/B厂商的芯片组集成在一起，但其接口并不兼容，而可将其粘合在一起的唯一方法就是在中介层中使用有源电路。”
对标准接口提出需求
芯片粒拥护者正在构想对系统级芯片产业的重塑。通过标准化接口，来自多个供应商的芯片就可容易地集成在一起，得到更便宜、更灵活的混搭系统。但产业界还没有做到这一点。英特尔和AMD并没有制造简单的混搭系统，而是各自设计了新的芯片粒，使其相互之间以及与集成这些芯片粒的封装紧密协作。结果似乎是值得的。
英特尔
英特尔利用其3D芯片组集成技术，即Foveros，生产出了新的Lakefield移动处理器。Foveros通过将芯片粒堆叠在一起，并通过底层芯片垂直输送电源和数据，实现了芯片粒之间的高数据速率互连。在ISSCC展会上，英特尔公司的Wilfred Gomes解释说，Lakefield的目标之一是将图形计算能力提升约50%，同时待机功耗为前代产品的十分之一。没有一种制造工艺可生产出能够满足这两个目标的晶体管，但Foveros可将高性能计算晶体管与低待机功耗晶体管混合在一起。
AMD
AMD在芯片封装内使用连接在有机基板上的芯片粒。在ISSCC展会上，详细介绍了其第二代EPYC高性能处理器如何将芯片片和封装设计在一起。上一代产品是由四个芯片粒组成的。为了在降低成本的同时容纳更多的硅片，公司重新设计了芯片组，只将计算内核升级到使用TSMC的7纳米工艺技术。所有其他的功能都堆放在一个中央输入/输出芯片中，使用较老、成本较低的技术制造。Naffziger说：一旦完成后，我们必须想出如何在相同的封装尺寸内将9个芯片粒串联起来，而我们以前只用4个芯片粒，结果是前所未有的硅/封装协同设计工作量。
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