美滿電子科技(Marvell Technology)技術(shù)副總裁Mark Kuemerle告訴《EE Times》，Marvell新推出的高速芯片互連技術(shù)采用臺(tái)積電(TSMC)最新3納米(3nm)工藝，應(yīng)用于小芯片架構(gòu)時(shí)，能夠有效降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗。

Marvell的芯片對(duì)芯片(die-to-die)互連技術(shù)可將數(shù)據(jù)傳輸速率提升到每秒240Tbps，比目前多芯片封裝產(chǎn)品中使用的最先進(jìn)互連技術(shù)更快45%。

這項(xiàng)技術(shù)將作為Marvell未來芯片設(shè)計(jì)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)開發(fā)的穩(wěn)固基礎(chǔ)，透過更有效率的芯片互連，為數(shù)據(jù)中心與未來的自駕車應(yīng)用提供寬帶更高、效能更高，并且能源效率更佳的芯片產(chǎn)品。

Kuemerle表示：“多芯片系統(tǒng)并不一定要使用昂貴的硅中介層連接芯片。我們非常關(guān)注汽車市場(chǎng)對(duì)于多芯片系統(tǒng)的需求，因?yàn)槲覀兒芸炀蜁?huì)在汽車市場(chǎng)看到和數(shù)據(jù)中心一樣的趨勢(shì)— —人們開始重視能源效率和成本的優(yōu)化。汽車芯片的應(yīng)用很快會(huì)走向多芯片整合系統(tǒng)。”

Marvell開發(fā)的技術(shù)等于是對(duì)臺(tái)積電今年開始量產(chǎn)的3nm節(jié)點(diǎn)投下了信任的一票。據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分析公司Arete Research的數(shù)據(jù)，Marvell是臺(tái)積電的前十大客戶之一。

采用3nm節(jié)點(diǎn)的幾項(xiàng)業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)包括112G XSR SerDes、長(zhǎng)距離SerDes、PCIe Gen 6/CXL 3.0 SerDes以及240Tbps平行芯片到芯片互連。當(dāng)初，Marvell也領(lǐng)先業(yè)界，率先以臺(tái)積電5nm工藝為基礎(chǔ)提供112G SerDes以及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)產(chǎn)品。

Marvell估計(jì)數(shù)據(jù)中心會(huì)是最早從這些新IP技術(shù)中受益的領(lǐng)域。

藍(lán)色眼圖表示為PCIe Gen 6/CXL 3.0優(yōu)化的3nm SerDes傳輸高性能信號(hào)，而橘色眼圖則表示為112G XSR優(yōu)化的低延遲3nm SerDes傳輸信號(hào)。眼開的垂直高度、大小和相對(duì)對(duì)稱性表示減輕了噪聲與誤碼率。(來源：Marvell)

650 Group分析師Alan Weckel表示：“服務(wù)供應(yīng)商的云端資源使用量正以每年50%的速度成長(zhǎng)，AI應(yīng)用的成長(zhǎng)率更高達(dá)100%。Marvell生產(chǎn)的3nm SerDes與互連技術(shù)，將能夠幫助云端服務(wù)供應(yīng)商滿足不斷成長(zhǎng)的速度與流量需求。”上述技術(shù)可以支持標(biāo)準(zhǔn)或低成本的重分布層(RDL)封裝方式，也可以支持基于硅的高密度互連。Marvell估計(jì)新的互連技術(shù)最多可以降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗達(dá)20%。

Kuemerle表示，如果Marvell能成功將這些組件整合于同一封裝中，那么能源效率的成長(zhǎng)甚至可以高達(dá)10倍。而這僅僅是因?yàn)檫@些組件距離更近了，使其間的數(shù)據(jù)通信更有效率。互連結(jié)構(gòu)的功耗通常約占整體裝置的三分之一。如果能將互連結(jié)構(gòu)的功耗降低10倍，那一個(gè)100W芯片其中的30W就可以降低為僅僅3W。

根據(jù)《Nature》期刊中的一篇文章指出，訓(xùn)練一個(gè)大型AI語(yǔ)言模型所制造的碳足跡約為300公噸的二氧化碳(CO 2 )。這相當(dāng)于一輛客機(jī)在紐約和北京之間來回125次的量。

Kuemerle表示，新的互連技術(shù)可望減少數(shù)據(jù)中心的碳足跡。

當(dāng)系統(tǒng)中的組件彼此緊鄰，就沒有必要在系統(tǒng)上再使用驅(qū)動(dòng)器和中繼器。“藉由減少芯片間的通信接口，可以改善約20%的能源效率。但整體系統(tǒng)的建構(gòu)方式都要重新思考。雖然我們改善了功耗，但也連帶增加了散熱的困難。Marvell內(nèi)部正積極地尋找更創(chuàng)新的散熱解決方案。”

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汽車芯片

Kuemerle認(rèn)為他們看到了新芯片技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

“當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)告訴你‘不要碰多芯片系統(tǒng)’，你甚至不能在封裝上堆疊導(dǎo)孔。但我們也看到產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入越來越多系統(tǒng)級(jí)的安全措施。這些在設(shè)計(jì)上具有足夠安全性的汽車應(yīng)用，將有辦法妥善地運(yùn)用多芯片的環(huán)境。”

Kuemerle進(jìn)一步補(bǔ)充，結(jié)合了機(jī)器學(xué)習(xí)的ASIC以及先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)在汽車產(chǎn)業(yè)中充滿了發(fā)展機(jī)會(huì)。此外，在PCIe接口的應(yīng)用上目前也有一些新發(fā)展。

在汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)面臨芯片短缺的同時(shí)，半導(dǎo)體公司也越來越重視汽車產(chǎn)業(yè)的需求。

Marvell表示，由臺(tái)積電開發(fā)的3nm技術(shù)，最終也可能由其他晶圓廠代工。

Kuemerle說道：“在整個(gè)產(chǎn)業(yè)合力之下，新的互連技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化最終會(huì)讓客戶擁有更多選擇，不論是選擇代工廠或是現(xiàn)成的組件。這是我們所有人對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的愿景。最終你將可以從廠商A、廠商B、廠商C各取需要的芯片組件，整合在一起，最后變成你的產(chǎn)品。”

編輯：黃飛