小芯片可以帮助推动计算机处理能力的下一次飞跃吗

随着摩尔定律的进展放缓，芯片设计师不得不寻找新的方法来实现我们已经习惯的计算机处理能力的常规飞跃。最近的趋势之一是重新使用专用芯片，其设计针对执行特定任务进行了优化。一个例子是谷歌的Tensor Processing Units(TPU)，定制的处理器，擅长机器学习所需的数学运算，另一个例子是加密货币达到顶峰时发布的许多比特币采矿芯片。这些芯片不同于计算机内部的传统CPU(中央处理单元)，它能够处理计算机的各种任务，并且可以被认为是所有行业的杰克并且无人掌握。

但是，无晶圆厂半导体公司Netronome的硅架构项目管理总监Bapi Vinnakota表示，越来越依赖TPU等专用集成电路(ASIC)来处理不同计算任务的问题是开发此类芯片的成本过高。

今天的ASIC通常是片上系统[SoC]器件。正如片上系统[SoC]所说，SoC是一个单片芯片，分为多个部分，每个部分处理不同的任务，从中央处理到USB端口和内存控制器的接口。随着更多功能被封装到SoC上并且芯片的表面积增大，这些单片SoC中缺陷的可能性增加，这导致芯片的制造产量降低和成本增加。

而不是构建这些单片ASIC，正在采取新的举措将它们分解成更小的“小芯片”，其中每个任务由专门处理单个任务的较小芯片处理 - 包括一般任务和特定领域，如下图所示。

由于用于在每个小芯片之间共享数据的互连性能得到改善，小芯片由于其较小的表面积而具有比单片SoC更好的制造产量，因此变得比以前更可行。

Vinnakota表示，使用小芯片有可能使特定领域的加速器(如Google的TPU)更容易，更便宜地开发。

“当你构建一个加速器时，你要构建的唯一部分是域小芯片，”他说。

“现在你可以为每个其他功能选择最佳的[小芯片]。你会买一个I / O小芯片，你会买一个面料小芯片。

“因此，您的开发和验证成本会下降，因为就您正在生产的实际新芯片而言，它的面积和复杂性已经大幅下降。”

通过混合和匹配新一代和旧一代芯片，甚至那些使用不同工艺节点技术制造的芯片，这个术语与芯片使用的晶体管尺寸有关，因此也可以包装多少晶体管，从而降低芯片成本在那个芯片表面上。

Vinnakota表示，使用芯片来构建ASIC将大大提高这些处理器的每瓦性能，并且随着成本的降低和更高的产量，应该有助于使ASIC可用于处理比现在更广泛的任务。 。

然而，芯片设计人员混合和匹配来自不同制造商的芯片的这一愿景的问题是缺乏允许这些芯片互操作的通用硬件接口。

为了解决这个问题，Open Compute Project和Neutronome推出了一个开放领域特定架构(ODSA)子项目，其目标是定义一个开放的接口和架构，以允许不同制造商制造的小芯片协同工作。

Vinnakota希望这种通用规范最终能够开发出各种专用芯片，使芯片设计人员能够从针对特定任务的同类芯片中进行选择。

“我们的最终目标是创建芯片市场。我们的重点是如何创建一个开放标准，以便这些芯片可以相互通信，”Vinnakota说道，他也是Netronome的开放领域特定架构(ODSA)负责人。

“你需要在小芯片和封装之间建立一个逻辑接口，以便它们作为一个芯片工作。”

Vinnakota表示，ODSA项目的目标是在今年第四季度初推出一个特定的接口提案，然后根据该接口制作测试芯片，希望公司能够受到启发，为chiplet制定设计方案基于这种新界面的产品。

“硅的设计周期约为12-18个月，所以如果按照计划在2021年初的某个地方按计划进行，就会看到芯片具有我们想到的新接口