電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/莫婷婷)在摩爾定律的推動下,芯片單位面積上的晶體管數(shù)量不斷增加,片上多核異構(gòu)SoC成為發(fā)展趨勢之一。與此同時,汽車芯片、AI芯片等高集成度芯片的高速發(fā)展,對片上通信提出新的要求。為了提高芯片的性能,片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(NoC)被更多的芯片廠商應(yīng)用,包括汽車芯片、FPGA芯片也將其考慮在內(nèi)。
傳智驛芯正是國內(nèi)優(yōu)秀的NoC解決方案廠商。為了了解國內(nèi)芯片企業(yè)對NoC技術(shù)的需求情況,電子發(fā)燒友網(wǎng)有幸采訪到傳智驛芯(Transchip)首席戰(zhàn)略官時昕博士,進一步深入探討NoC技術(shù),以及公司基于NoC技術(shù)的IP布局和未來的戰(zhàn)略規(guī)劃。
在機遇和挑戰(zhàn)中被追捧的NoC技術(shù)
片上互連架構(gòu)主要分為三種,NoC是其中一種,另外兩種是共享總線(Bus)、Crossbar。在NoC被大范圍關(guān)注到之前,不少芯片采用的是傳統(tǒng)的SoC片上通信結(jié)構(gòu)——共享總線方案,但這種方案主要針對的是IP模塊共享一條或多條總線,且難以保障帶寬的擴展性。
如果將IP行業(yè)分階段,2020年是一個重要的時間點。傳智驛芯將2020年之后劃為IP2.0時代,從IP 1.0時代到IP 2.0時代,單顆芯片可集成IP數(shù)量不斷增多,IP1.0時代單顆芯片集成IP核約為10個,到了2.0時代,這個數(shù)量可以達到200個甚至更多。
一個很明顯的挑戰(zhàn)是,高性能芯片內(nèi)部IP的電路模塊越來越多,從過去的十幾個、二十個、幾十個增加到了現(xiàn)在的幾百個IP的instance。IP數(shù)量增加,讓獨占式的共享總線不能更好地實現(xiàn)芯片模塊之間的互連。
摩爾定律開始放緩,但芯片對算力的需求是一直在增加的。例如當(dāng)下流行的異構(gòu)計算,解決了芯片算力瓶頸,卻也帶來了設(shè)計挑戰(zhàn)。
在摩爾定律不能滿足算力增加的要求時,從芯片架構(gòu)角度來說,就需要通過多核或者異構(gòu)方式來設(shè)計芯片,這將導(dǎo)致芯片核心數(shù)量的增加。異構(gòu)芯片的數(shù)量逐漸增加,NoC將成為必要的片上通信方式。
高性能的SoC設(shè)計在性能、功耗等方面面臨著諸多問題。NoC主要是解決了芯片內(nèi)部不同IP的數(shù)據(jù)傳輸,或者是不同核心之間數(shù)據(jù)傳輸,并且能帶來優(yōu)于Bus和Crossbar的性能。
談及NoC能夠解決高性能芯片在設(shè)計時的哪些問題,時昕博士介紹,一是更多的核、更復(fù)雜的片上緩存系統(tǒng)設(shè)計,NoC可以避免后端布局布線擁塞。二是更容易地滿足芯片時序的要求;三是因為NoC的很多資源是可以共享的,所以對布線資源的要求會比較少,同時也會降低芯片的面積。
以Arteris IP為技術(shù)起點,展現(xiàn)NoC解決方案的硬核實力
隨著異構(gòu)芯片設(shè)計的復(fù)雜化,NoC的應(yīng)用越來越廣泛。同時,不少汽車芯片、AI芯片與服務(wù)器芯片在想要進一步提升擴展性或者是SoC芯片核心數(shù)增加時,都會尋找第三方NoC IP供應(yīng)商。
目前,業(yè)內(nèi)的第三方NoC IP廠商并不多,國際廠商有Arteris、Signature IP、Truechip,業(yè)內(nèi)客戶群體最龐大的當(dāng)屬Arteris。很多國內(nèi)外知名的自動駕駛、人工智能、云計算、IoT與5G通信等領(lǐng)域的廠商均采用了Arteris的IP。國內(nèi)第三方NoC IP供應(yīng)商更是少之又少,傳智驛芯恰好出現(xiàn)在行業(yè)最需要的時候。
傳智驛芯成立于2020年,是Arteris在中國的合資公司,核心業(yè)務(wù)包括基于NoC技術(shù)開發(fā)設(shè)計的解決方案、子系統(tǒng)IP開發(fā)、芯片設(shè)計服務(wù)等。在子系統(tǒng)IP開放方面,傳智驛芯打造了TC x NoC、Safety lsland以及Die to Die三大產(chǎn)品矩陣。業(yè)務(wù)主要面向汽車芯片,GPU/AI芯片,RISC-V芯片,以及FPGA芯片等芯片廠商。
談及進入該市場的契機,時昕博士提到了兩大原因,一是在技術(shù)方面,NoC的需求增加將逐漸成為一種趨勢?!皬恼麄€技術(shù)上來看,包括從過去的幾年實際的項目數(shù)量,讓我們相信未來NoC的市場肯定會比現(xiàn)在大很多倍?!彼岬?。
二是生態(tài)方面,要把芯片里面多個來自不同供應(yīng)商的IP連起來,就需要跟其他IP供應(yīng)商配合,這樣才能夠在建模、仿真等方面提升適配度。Arteris給傳智驛芯帶來了很好的技術(shù)起點,同樣在生態(tài)伙伴上,也給傳智驛芯帶來了很大的優(yōu)勢。
在芯片設(shè)計階段,傳智驛芯可以基于FlexNoC、Ncore、CodaCache?等IP來為客戶提供靈活高效的片上網(wǎng)絡(luò)解決方案,并同時提供定制及自研IP與EDA工具,甚至芯片設(shè)計服務(wù)。
傳智驛芯認(rèn)為子系統(tǒng)級IP將成為未來的主流,憑借公司對未來的判斷趨勢,依托Arteris IP,傳智驛芯可以提供成熟且豐富的產(chǎn)品,并且通過其NoC產(chǎn)品矩陣與解決方案,幫助客戶降低功耗、提升性能、加快SoC開發(fā)速度,從而降低開發(fā)和生產(chǎn)成本。
以NoC解決方案為“利劍”,發(fā)力汽車芯片市場
傳智驛芯在車規(guī)芯片設(shè)計上有著豐富的經(jīng)驗,因此汽車芯片的NoC解決方案可以說是公司最具競爭力的方向之一。“汽車SOC芯片設(shè)計有著很高的技術(shù)門檻,這一方面,我們給客戶提供的支持也能夠很明顯地體現(xiàn)出來”,時昕博士圍繞車規(guī)級芯片介紹了公司提供的服務(wù)。
在系統(tǒng)級IP上,傳智驛芯提供功能安全島Safety Island子系統(tǒng)。根據(jù)介紹,符合IS0-26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)的Safety Island是汽車SoC安全架構(gòu)的關(guān)鍵安全IP組件,是對SoC的系統(tǒng)功能安全起到監(jiān)控和處理的核心子系統(tǒng)。
在設(shè)計的流程方面,汽車芯片的驗證等各項指標(biāo)都比普通芯片高。業(yè)內(nèi)廠商都在努力地完成車規(guī)級芯片的高指標(biāo),但其中的門檻在于怎么樣在達到高指標(biāo)的同時,又能控制設(shè)計的時間、硅片的面積等多方面的投入,而這正是傳智驛芯十分擅長的。
在車規(guī)級芯片的認(rèn)證方面,需要通過公司管理、產(chǎn)品開發(fā)等流程,例如ISO-26262的認(rèn)證,傳智驛芯有完整的車規(guī)芯片方案,包括專門的車規(guī)質(zhì)量團隊,幫助客戶解決“開發(fā)車規(guī)芯片很難”這類痛點問題。對于汽車芯片廠商來說,盡快通過ISO 26262功能安全認(rèn)證是一件迫切的事情,能夠在很大程度上推進產(chǎn)品上市。
談及未來的技術(shù)發(fā)展,時昕博士分享了兩點:一是芯片內(nèi)部晶體管數(shù)量會持續(xù)上升,需要通過IP子系統(tǒng)方式去應(yīng)對更復(fù)雜的設(shè)計的挑戰(zhàn)。二是通過Chiplet方式做Die-To-Die的互連?!拔覀冊谧觥瓺ie’的時候,也會考慮到多Die之間的互連問題。其實我們的產(chǎn)品矩陣?yán)锩妫惨呀?jīng)做了初步工作,也就是我們Die-To-Die的IP。”
“從我們的角度來說,要看到一個方向:未來多核處理器的規(guī)模會更大,同時異構(gòu)計算、多核的數(shù)量以及復(fù)雜度都會增加。公司要考慮的就是:我們的片上互連網(wǎng)絡(luò)如何能夠進一步的提高效率,針對不同的場景可能要做一些不同的特性出來,例如AI芯片,如何產(chǎn)品的帶寬做得更高;有一些場景更關(guān)注延時,在這種情況下,如何在保住帶寬的前提下,能夠把延時做得更低?這都是我們在討論的方向?!?br />
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