近年来,智能汽车行业对大型计算能芯片的需求迅速增长,但高芯片成本阻碍了许多汽车企业,影响了汽车智能发展的速度。同时,一种被称为芯粒(Chiplet)该技术突然流行起来。通过将大芯片分成几个小芯片,然后重新包装,可以大大降低大计算力芯片的成本,通过相对传统的工艺实现甚至超过更先进的工艺。
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芯粒技术能解决智能汽车的计算瓶颈吗?专家们对此有不同的看法,有人认为芯粒(Chiplet)技术不适合汽车市场。这种观点合理吗?燕智特别采访了核心智能创始人兼CEO作为智能汽车芯片领域的先驱,张宏宇就当前行业的热点问题分享了以下观点。
后摩尔时代的路在哪里?
智能汽车的本质是软件。未来所有的智能汽车都将高度依赖于软件,软件定义汽车的基础是高性能芯片。在智能汽车轨道的白热竞争中,计算能力不足已成为主要瓶颈。
英伟达刚刚发布了一则轰动性的新闻,发布了2万条 TOPS算力的DRIVE Thor-X中央计算平台芯片;高通也不甘示弱,随后发布了同级计算能力Snapdragon Ride Flex芯片。这标志着智能汽车计算能力竞赛的正式开始。
但在后摩尔时代,大算力芯片的研发和制造成本仍然很高,一个5nm芯片的研发成本已超过5亿美元,3亿美元nm研发费用超过15亿美元。在工艺方面,英伟达Thor-X采用台积电4nm工艺制造的成本可想而知。此外,大计算力芯片的面积不断增加,良率下降,价格飙升,使汽车公司抱怨。
另一方面,在中国智能汽车市场,许多汽车公司的激烈竞争使得产品的差异化和多样化越来越突出。随着市场需求的分散,芯片设计师无法稀释制造和研发投资,进一步制约了国内大型计算机芯片的发展,加剧了汽车行业对进口芯片的依赖。
后摩尔时代,半导体行业如何解决保持低成本、满足不断增长的计算能力需求问题?谁能承担这个重任?
时不我待,汽车大算力芯片机会出现
面对计算能力需求越来越大、芯片成本越来越高的客观形势,半导体行业需要领导者站起来,以开放创新的理念开辟智能汽车计算能力竞赛的新发展道路。
2021年11月,清华大学电子工程系出生于90级,拥有25年的国际企业SoC张宏宇在产品研发和管理方面有经验,成立了新立智能科技(上海)有限公司(以下简称新立智能),负责使用芯粒(Chiplet)开辟车载大算力芯片开发新路径的使命。
作为世界上第一家利用芯粒技术开发汽车大计算力芯片的高科技初创企业,新立智能致力于成为智能汽车平台芯片的全球领导者。在过去的六个月里,公司获得了近3亿元的天使轮和工业轮融资,公司的产品研发步伐继续加快。
芯砺智能CEO张宏宇在接受采访时表示:对于半导体行业来说,这确实是一个百年难遇的好机会,尤其是在智能汽车芯片领域,迫切需要超越摩尔定律的技术创新Chiplet是最实现的选择。
初心不变,肩负使命再次出山
这是张宏宇第三次创业。1999年,他加入了在美国创业的掌微科技(Centrality),做的是车载导航娱乐系统SoC芯片可以说是汽车智能化的第一个号角。而且公司非常成功,到2007年已经达到全球市场份额第一(超过70%),年出货量超过1000万辆SoC芯片。那一年,掌微被美国上市公司上市SiRF以近3亿美元的价格收购。
2015年,赛灵思(Xilinx)找他去负责SoC因为这个部门的前领导人去了特斯拉和AMD的架构师Jim Keller共同开发特斯拉FSD芯片。
他在赛灵思服务了五年,制造了两代高性能计算平台芯片产品 -- 16nm Ultrascale 和7nm Versal,都通过了车规和功能安全认证,也让张宏宇积累了更多的经验。
张宏宇说让我有幸回到车载芯片行业,从高性能计算平台的角度重新审视和思考。张宏宇说。
近年来,特斯拉成为汽车智能化的先驱,率先实现了中央计算平台与汽车电子电气架构软硬件的分离,可以通过OTA不断更新汽车软件,提升用户体验。特斯拉使用IT从互联网行业的角度来看,技术颠覆了几乎一成不变的汽车行业和传统商业模式,给汽车行业带来了新的生活。
这让张宏宇再次看到了这个机会。如果要发展到软硬件分离和软件定义的汽车方向,硬件必须采用中央计算架构,并提供足够的计算能力。看看世界上没有芯片产品特别适合大型计算机车载中央计算平台。
时而动,当机立决。2020年,张宏宇离开赛灵思,开始计划再创业。
针对智能汽车芯片算力瓶颈靶心的独特途径
张宏宇认为,芯片制造商的成功取决于产品定义能否满足市场需求。市场上有很多汽车公司,会有自己不同的要求,特别是中国市场非常多样化,一些激进的人希望使用最大的计算能力芯片;有些人一步一步地使用中低计算能力芯片。不同车型的车型也有不同层次的需求。当然,对于芯片公司来说,如果他们想满足大多数客户的产品需求,他们需要一个架构和一个相对通用的平台,可以方便地扩展计算能力。但从汽车公司的角度来看,每个家庭都希望有自己的差异化解决方案,所以两者是矛盾的。怎样解决?
为了解决这一矛盾,芯片的架构设计必须有两个特点。首先,它具有足够的通用性和可扩展性,能够适应不同客户的需求;其次,它具有足够的灵活性,可以在一定程度上定制一些特定客户的需求。张宏宇说。
例如,无论是智能驾驶舱还是智能驾驶,客户对计算能力的需求都是不同的。换句话说,芯片的市场。CPU、GPU和NPU计算能力单元的配置需求非常多样化,有少数芯片无法满足。同时,每个芯片的销量也相对有限,研发成本难以稀释,导致芯片价格居高不下。显然,传统技术路线瓶颈明显,不能有效提供计算能力的可扩展性和灵活性,以满足智能汽车市场的多元化需求。因此,芯锐智能选择了Chiplet作为实现中央计算平台芯片的核心技术路线。
热潮涌动,Chiplet摩尔定律天花板能突破吗?
在过去的几十年里,依靠摩尔定律,计算能力需求的增长并没有的价格没有直接的压力。如今,摩尔定律已经逐渐失败,依靠更先进的技术无法降低大计算能力芯片的高成本Chiplet技术受到越来越多芯片制造商的青睐。Chiplet超越摩尔的道路能起到多大的作用?
张宏宇认为:它起着非常重要的作用,是未来几年超越摩尔定律的真正途径。后摩尔时代,Chiplet异构集成技术被寄予厚望。它是集成多个不同功能的小芯片(裸芯片),可以采用不同的结构甚至工艺,因此称为异构集成。之所以说Chiplet最现实的原因是它已经成功地应用于服务器领域,AMD由于过去五年业务发展良好,原因是Chiplet做得好。
Chiplet解决了服务器领域首先遇到的扩展性和计算能力瓶颈问题。例如,原来CPU它是8核、16核和32核,现在是64核和128核。如果使用单芯片,芯片会越来越大,越来越贵,甚至无法制造。
为此,服务器芯片供应商率先将大芯片拆成小芯片,然后组装,用先进的包装和异构集成来解决问题。当然,Chiplet不能完全等同于先进包装,先进包装在车载芯片的可靠性方面尚未得到验证,成本相对较高。先进的包装概念涉及硅片设计和晶圆制造。不同的小芯片通过硅中间层互连,中间使用TSV互连,挑战很大。此外,台积电、英特尔、三星等少数厂家目前拥有大规模先进的包装生产能力。张宏宇说,Chiplet可通过传统包装实现,满足车载芯片可靠性和成本控制的要求。当然,这需要在Chiplet互联技术有一定的创新。芯锐智能在这方面有自主研发IP,减少对封装技术的要求。
另外,要真正做好Chiplet,还有创新的架构设计。
由于芯片面积越大,良率越低;良率越低,成本越高。拆卸芯片解决了产品良率问题,降低了成本。然而,客户不仅需要更低的成本,还需要更高的性价比。成本下降是好事,但芯片拆分后性能也会下降。由于芯片内部的通信效率必须高于多芯片之间的通信效率,因此拆卸小芯片后保持性能稳定也是一个难题。
要解决这个问题,首先是如何从架构设计中拆卸,充分了解不同的系统架构和数据流,知道在哪里切割;然后是关闭的问题 -- 集成采用合理的互连和包装技术。
贵在创新,Chiplego开辟新的算力竞赛路径
智锐智能原创Chiplet连接技术可以提供高带宽和低延迟的片间(die-to-die)连接总线,结合嵌入式高性能计算平台的创新(eHPC, embedded High Performance Computer)芯片架构可以利用相对成熟的半导体制造和包装技术突破对先进技术的依赖。
eHPC该平台主要针对需要高计算能力和低成本的新兴需求。最初,两者是矛盾的,因为高计算能力通常意味着高成本,如服务器芯片;低成本通常意味着低计算能力,如移动计算芯片;如果像车载计算能力平台芯片,高计算能力和低成本,需要创新eHPC架构以及Chiplet实现技术。
车载中央计算平台芯片的性价比非常重要,生态也非常重要。客户愿意为任何产品买单,两者缺一不可。如果用Chiplet实现芯片异构集成,同时集成底层软件和工具链。客户拿走后,只需将上层软件和算法放在上面运行即可。不同计算能力配置的系统软硬件基本兼容,无论是2万TOPS还是100TOPS的NPU无论是10,算力TFLOPS还是1TFLOPS的GPU客户不需要改变他们的开发环境。这样既简化了系统集成,又方便了应用创新。
智能产品是车载中央计算平台芯片,技术路线是Chiplet异构集成,坚持开放的心态:Chiplet集成的多个小芯片不一定是自己的,其中一些可以打开,就像特斯拉中央计算平台计划中的自主研发一样FSD芯片,也有其他厂家的芯片。
我们要做的就是赋能整个行业,不能一个人战斗,不能智慧Chiplet张宏宇说:互连接口可以向更多的制造商开放。
哪个更重要?半导体企业的大和强
半导体企业如何做大做强?张宏宇认为:半导体企业最重要的是做强。只有做强了,才能做大。如果我们依靠国内替代品,我们可以解决从0到1的问题,但要解决企业从1到100的问题,我们必须首先依靠优秀的产品才能在竞争激烈的市场中生存,然后通过不断积累的技术优势逐来越大的市场份额。
做企业不能急功近利。建立一些差异化的核心竞争力需要时间。光靠买一些技术是不可能做强做大的。
据张宏宇介绍,公司成立不到一年,团队有150多人,到年底将近200人。在产品研发进度方面,速度至少是国外大公司的两倍,因为团队具有丰富的实践经验、高士气和战斗精神。
芯行远,赋能智能车更高效、更芯的替代
Chiplet技术路线具有灵活扩展、降低成本、提高利率、加快产品上市等优点。它被公认为后摩尔时代半导体行业对大计算力芯片的最佳解决方案之一。在产业链上下在旅游企业的共同推动下,Chiplet其商业应用领域不断扩大。
核心智能对智能汽车市场的需求有自己独特的见解,并具有一系列差异化的核心竞争力,特别是在Chiplet核心技术的积累和创新。不仅有先进开放的并行计算架构、计算能力核心和高效完整的工具链,CTS代理此外,与生态合作伙伴密切合作,可以为客户提供全球领先的车载计算平台芯片和解决方案,具有差异化特点、灵活定制和解决方案。随着智能驾驶、智能驾驶舱和驾驶舱集成的不同应用和大跨度差异化需求的快速增长,新立智能正在帮助智能汽车行业有效地更换核心,开辟智能汽车计算能力竞争的新发展道路!
消息来源:智能汽车
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