当谈到小芯片这个话题时，西门子硬件辅助验证业务部门的副总裁兼总经理Jean-Marie Brunet和他的团队有一种奇妙的感觉。该小组设计了一个小芯片，并将这些产品出售给验证小芯片设计的验证工程师。

以下是Jean-Marie对小芯片的看法，以及为什么认为他们正在引领一场史诗般的小芯片进化。

采用小芯片的一个重大挑战是缩放？

这是个大话题。首先，我来解释一下原因。我管理着一个为市场开发硬件验证技术的组织——仿真器和FPGA原型硬件。

在模拟器方面，我们创建模拟器的所有部分。我们构建了一个非常大的器件，具有复杂的硬件架构，必须运行大量的软件。我们通过开发自己的硬件来了解扩展挑战。

在缩放比例方面，有很多关于摩尔定律如何死亡的讨论。不，摩尔定律做得很好。如今，半导体公司正在使用不同类型的晶体管设计2-3纳米工艺技术，使进入高级节点非常昂贵。

真正发生效力的不止是摩尔。系统缩放是小芯片在发挥作用，这是一个难以置信的机会，可以设计一个复杂系统，允许混合和匹配功能，而不仅仅是逻辑器件。例如，它们可以是逻辑、存储器和/或模拟的。有了小芯片，你可以集成不同工艺的不同功能。如果您想一直使用小芯片技术作为集群和扩展架构来解决复杂的挑战，可以选择2.5D集成硅内插器或3D。选项不止摩尔和摩尔定律或两者的结合。与20年前没有选择的时候相比，现在的公司的装备更好。那时，他们只能相信摩尔定律。

如果从事大型器件，对工作的界限或范围有一些限制。当今世界上大多数大型器件的使用率都超过了摩尔定律。设计师们正在使用复杂的封装或硅内插器来连接不同类型的器件，有时是内存和逻辑，或者是小芯片。我们看到，通用小芯片快速互连（UCIe）已成为小芯片技术的一个可行方向，也是连接不同小芯片和构建系统的一种发展路径。

在2021 ISSCC上，AMD高级副总裁、企业研究员和产品技术架构师Sam Naffziger描述了AMD的EPYC小芯片演进，将传统的单片单器件大封装与使用智能堆叠和小芯片技术的小芯片系统进行了比较。小芯片解决方案比单片芯片解决方案成本更低，性能更好，功耗更低。

小芯片设计或异构集成可能包括模拟和射频数字存储器。今天的验证环境支持这个吗？如果没有，缺少什么，需要做什么来支撑？

Brunet：验证和确认这种类型的系统已经是一项要求。从方法论的角度看，验证板上具有多个SoC的系统的概念类似于制作小芯片，只是SoC的边界不同。您实例化了多个芯片，并拥有一个将这些小芯片互连的结构。从高层技术来说，类似于在系统上验证多个源。这并不像我描述的那么简单，因为这是对结构、互连和容量的挑战。

某些时候，审视一个小芯片时，最根本的问题是尺寸。如果不想适应一个非常大的设计，你就不会走这条技术道路。问题在于扩展容量的能力。不是每个仿真器都能同等地扩展容量。这是一个容量扩展挑战，而且是二元的。要么你能，要么你不能。

如果您必须验证包含100亿到120亿个门的小芯片实现（可能是生产中最大的设计），您需要通过一个二进制验证检查点，即“我可以模拟它吗？”“我的硬件和方法是否适合这种规模？”如果答案是肯定的，这意味着你有一个允许编译和运行100亿门大小的东西的环境。如果答案是否定的，那么您必须修改您的方法来适应仿真所允许的最大规格。

在帮助设计师转向基于芯片的设计方面，还有哪些挑战和机遇？

如果设计芯片时真的很好地理解了物理实现要走小芯片路线，那么有一些工作需要在早期完成。你的设计和架构要适应。这并不像你知道你正在做一个集成电路，然后突然转向小芯片。你不能这样做，这就是计划的作用。例如，当人们说我将进行通用验证方法（UVM）加速时，如果不将您的环境修改为UVM友好型，您就无法进行UVM加速。差不多。你不能因为容量问题而决定采用小芯片。规划需要在架构级别完成。

尽管如此，你总是有关于何时选择大型单片器件的争论。产量低是因为器件非常大，尽管器件测试相对简单。对于小芯片和多芯片架构，如何有效地管理测试？学术研究表明，如果在开发小芯片实现的同时开发测试架构，实际上可以获得更好的产出。如果您对这方面的更多信息感兴趣，我建议您进一步了解西门子的一款名为Tessent SSN的产品。

要回答你的问题，实施基于小芯片的设计显然存在挑战。你不想盲目的去那里，一路上想明白。

小芯片市场将如何发展？

与我们过去10到15年所做的相比，我怎么能说这是如此先进、如此不同和独特，而且它将促成奇妙的创新呢？

现在，在所有大型或最大的器件中，有些是大型FPGAs，有些是大型CPU，有些是GPU或定制加速器。都是2.5D或者3D实现的。如果有人告诉你，这是一个那么大的单片器件，事实并非如此，尽管他们可能使用不同的方法和技术。

这就是创新所在。差异化（机密的秘密）是每个人如何做一点不同风格的实施，以获得竞争优势。这就是为什么走向标准化将是一个挑战。大讨论是关于UCIe作为一种标准化的方式。这对这个行业有好处，我们支持它。

除了小芯片，还有beyond小芯片吗？

我们将在很长一段时间内拥有小芯片架构，因为摩尔、高级封装、系统扩展、小芯片和摩尔定律的结合允许公司开发新的更复杂的产品，而不是使用旧的单片方法。

这是一场史诗般的小芯片进化。

原文链接：

https://www.3dincites.com/2023/02/an-epic-chiplet-evolution/