?迎接Chiplet模塊化生態(tài) 中國臺灣可走虛擬IDM模式

隨著3D-IC與異質整合的技術逐步成熟，半導體芯片的設計也進入了新的轉折，不僅難度大幅提高，同時成本也水漲船高，這對當前的IC設計業(yè)者產生了不小的壓力。對此，半導體產業(yè)鏈將需要一個新的營運模式，來應對眼前這個新時代的芯片設計挑戰(zhàn)。
對此，CTIMES【東西講座】特別舉行「虛擬IDM：群策群力造芯片」的講題，并邀請工研院電子與光電系統(tǒng)研究所副所長駱韋仲博士親臨，剖析何謂虛擬IDM，而工研院又將如何與中國臺灣的半導體產業(yè)合作，一同建立虛擬IDM的模式。
對于虛擬IDM這個名詞，駱韋仲解釋，之所以會虛擬IDM的發(fā)想，其實也跟工研院的發(fā)展歷程有關。駱韋仲表示，工研院旗下其實包含許多的單位，也各自進行不同的任務，包含有設計、制造，以及驗證的部門，幾乎就是一個IDM的架構，但又不是真的IDM，就像是一個虛擬的IDM。
到底什么是虛擬IDM？駱韋仲博士以相對比的方式來解釋，他指出，虛擬IDM的英文是「Rapid S/W H/W Modular Design, Simulation, Prototyping and Manufacturing」，其中最重要的一個關鍵，就是設計是采用模塊化（modular）的方式來進行，已經不再是個別單一芯片的模式。
因此，對虛擬IDM模式來說，發(fā)展小芯片（Chiplet）的設計架構將是非常重要的一步。透過把多個同質或異質的小芯片模塊連接起來，進而提升單一芯片的效能，而這就需要從IC設計端開始發(fā)起。
駱韋仲表示，小芯片的設計模式是一個全新的模式，因此也需要全新的生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）來支持。也由于是新的開始，這里面就充滿許多新的機會，包含EDA設計工具、IC設計服務與IP等。目前全球的半導體產業(yè)也正在積極推動這一個項目。因此，在系統(tǒng)需求越來越強烈的情況下，如何快速整合這些軟硬件模塊，并且進入量產階段，就是虛擬IDM能否成功關鍵。
駱韋仲以工研院為例說明，他指出，當有一個系統(tǒng)需求產生時，工研院內部的Chiplet設計團隊就會展開一個完整流程的設計，就宛如一個IDM般，但里頭后續(xù)的設計制造流程仍是與現(xiàn)有的產業(yè)鏈相連結，只是這里面各個環(huán)節(jié)仍需要重新被定義和落實。

走向多芯片整合設計 成立產業(yè)聯(lián)盟實現(xiàn)共創(chuàng)
也因此，未來的芯片設計將會走向多芯片（chiplets）整合設計的模式，其效能也會非常接近系統(tǒng)單芯片（SoC），尤其是在特定場景，例如工業(yè)應用和智能系統(tǒng)等，將會更加的顯著。而這里頭將會衍生許多的新科技和新技術，像是異質整合、2.5D和3D-IC等。
至于如何具體來實現(xiàn)虛擬IDM的模式，駱韋仲指出，中國臺灣擁有非常完整的產業(yè)鏈，是具備實現(xiàn)虛擬IDM的潛力，關鍵就在于我們能否建立一個可編程的封裝模式（programmable package），包含多模塊模塊（multi-modal package）和可編程的SiP。也就是底層的可編程芯片是通用的，但上面的IC則是可以變化、隨意組合的，就像是硅晶圓的「面包板」，允許芯片設計者自由進行開發(fā)。而這個概念工研院也已經實際開發(fā)出來，并初步進行了驗證。
駱韋仲表示，虛擬IDM要成功，需要產業(yè)界的共同投入，除了底層的可編程標準需要有共識外，再者就是需要豐沛的小芯片IP和設計再利用，因此產業(yè)界的共襄盛舉將是成功的必備要素。
對此，工研院也將成立產業(yè)聯(lián)盟，攜手半導體業(yè)者共同推動落實此一模式，包含系統(tǒng)、封裝制程、以及基板、設備和材料等。實現(xiàn)像是「多芯片接駁車（chiplets suffle）」、「軟件定義芯片」和「數(shù)字制造」等新的半導體模式。