从标准到实践：芯粒库如何破解chiplet产业化困局

郝沁汾1，蒲波2，孙凝晖3（1.中国科学院微电子研究所；2.宁波德图科技有限公司；3.中国科学院计算技术研究所）

摘要：随着先进工艺节点设计成本呈指数增长，chiplet（芯粒）架构被视为突破单片集成经济瓶颈的关键路径。然而，当前chiplet 产业面临“标准悬空、门槛高企、生态稀少”的三重困境：UCIe（UniversalChiplet Interconnect Express）联盟等互连标准虽快速演进，但从标准规范到可量产物理实现之间存在巨大工程鸿沟；头部厂商普遍依赖自研专有方案，标准缺乏真实产品的流片验证而难以完善；高昂的开发成本使中小企业望而却步，生态参与者极度稀少。提出“芯粒库”（chiplet library）概念，即一种基于“FPGA 原型验证平台＋chiplet 互连协议物理层验证卡＋EDA 仿真补偿”的混合快速验证体系。现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）平台承载芯粒功能逻辑与互连协议数字层的可编程验证，物理层验证卡以真实先进封装工艺提供封装内互连信道的直接测量，电子设计自动化（electronic design automation，EDA）仿真工具补偿验证卡上缺失的完整OC（on−chip）物理场环境（电源分配网络（power distribution network，PDN）噪声、热耦合、跨die（裸片/晶粒）干扰），并支持封装工艺变体推算，三者互补构成完整的验证链路。分析了该方案在运行频率差异、接口互连协议（Interconnect protocol，IP）分割、缺乏完整系统级芯片（system on chip，SoC）物理环境等方面的已知局限并给出应对思路，进而探讨了芯粒库在推动标准实践迭代、盘活存量芯片资源和催熟芯粒架构增量开发等方面的产业意义。

关键词：chiplet；芯粒互连标准；UCIe；芯粒库；FPGA 原型验证；先进封装；EDA