需要多芯片小芯片互連

云、AI、5G、汽車和高性能計算 （HPC） 等關鍵應用，加上半導體縮放的快速變化的物理和經濟性，正在引領多樣化的集成趨勢和新的芯片到芯片用例。半導體小芯片封裝（多芯片）正在幫助集成商采用新方法來構建可擴展的模塊化設計。

多芯片 SoC 架構能夠以更低的價格實現比單片設計更大、更強大的 SoC。它還使產品具有更好的可擴展性和可組合性，從而加快上市時間并提高靈活性，以滿足多個細分市場的需求。芯片間接口是多芯片SoC趨勢的關鍵推動因素。芯片間接口需要以最低延遲和最高能效在芯片之間提供無縫互連，以免影響系統性能。

小芯片標準概述

OIF 超短距離 （XSR）、開放計算項目線束 （BOW） 和 OpenHBI （OHBI） 以及芯片聯盟高級接口總線 （AIB） 是 2D 和 2.5D 封裝類型的聯盟和標準。這些標準提供了帶寬與功率的權衡，主要側重于提供小芯片之間的傳輸連接。

UCIe 小芯片標準

2022 年 1 月，新成立的通用小芯片互連快遞 （UCIe?） 組織宣布批準 UCIe 規范。Synopsys 是 UCIe 組織的貢獻成員，作為 EDA 和 IP 解決方案的行業領導者，為行業聯盟帶來了獨特的視角。

UCIe涵蓋了完整的協議堆棧以及物理層，因此它可以解決最相關的多芯片SoC用例。相比之下，其他標準工作主要集中在接口的物理層方面。UCIe 規范通過邊緣效率、電源效率和延遲來衡量其提出的性能指標非常引人注目，這將在推動標準采用方面發揮重要作用。以下是從小芯片互連標準角度來看UCIe 0.《》的關鍵協議功能：

? 非相干和相干芯片到芯片鏈路的協議層定義 – 實現 FLIT（流量控制單元）以通過 UCIe 傳輸 PCI Express? （PCIe?） 和計算快速鏈路

（CXL） 流量，并能夠擴展現有的軟件生態系統

– 具有供應商定義的 FLIT 的流模式，用于自定義協議 ? 協議

不同層之間的首創信令接口 – FLIT 感知芯片到芯片接口 （FDI）

– 原始數據芯片到芯片接口 （RDI） ? 物理互連信令接口，具有單模塊和多模塊

的使用模型 – 數據速率高達 32 GT/s

— 標準封裝（x16 通道）

和高級封裝（x64 通道），通道范圍為 25mm/2 mm

— 傳輸模式為串行模式，小芯片之間共享時鐘

– 寬度/工作

速率降低 – 用于數據路徑的主頻段接口，用于控制和調出

的邊帶接口 – 車道修復和車道反轉功能

? 通過 UCIe 重定時器實現更大的通道長度

與大多數其他標準不同，UCIe提供軟件堆疊以及物理層以實現關鍵功能參數。下圖概述了每一層的 UCIe 堆棧和功能方面。

考慮到整體特性，UCIe設計可以采用多種拓撲結構。以下是一些表示下游和上游端口的 DUT 類型：

? 帶 RDI 接口和 UCIe 物理接口的 PHY DUT ? 帶 RDI 和 FDI 接口的芯片到芯片 DUT ? 帶 UCIe 物理接口

的重定時 DUT ? 具有協議、芯片到芯片和物理層

的全棧 這些 DUT 類型需要更廣泛的驗證方法集，以滿足 IP 到系統級使用模型的需求。

主要驗證挑戰

讓我們考慮充當下游端口的 UCIe 全棧 DUT。下圖概述了下游端口的典型 UCIe 堆棧設計，該端口能夠使用單個堆棧或多個堆棧支持流/PCIe/CXL 流量。物理層可以是單個模塊，也可以是能夠采用標準或高級封裝的多模塊。支持的確切功能在初始鏈接和發現階段進行協商。

以下是驗證多協議、多堆棧和多模塊 DUT 類型時遇到的關鍵驗證方面和挑戰：

? DUT 的設備功能發現和配置設置，以匹配使用邊帶接口

的上游端口功能 ? RDI、FDI、vLSM 和鏈路狀態機和轉換 ? 評估芯片到芯片層的重試機制行為 ? UCIe 物理層的訓練、車道反轉和車道修復功能

? 基于發現的功能

生成協議層

流量的有效方法 ? 確保 PCIe/CXL 原始模式或 UCIe 定義的 FLIT 模式的可靠流量，包括協議層的完整性和數據加密 ? 通過流操作

模式定義的自定義協議的端到端數據完整性 ? 基于物理層

通道寬度以及數據速率能力是否滿足設計預期的整體協議性能吞吐量

審核編輯：郭婷