?迎接Chiplet模塊化生態(tài) 中國(guó)臺(tái)灣可走虛擬IDM模式

隨著3D-IC與異質(zhì)整合的技術(shù)逐步成熟，半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)也進(jìn)入了新的轉(zhuǎn)折，不僅難度大幅提高，同時(shí)成本也水漲船高，這對(duì)當(dāng)前的IC設(shè)計(jì)業(yè)者產(chǎn)生了不小的壓力。對(duì)此，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈將需要一個(gè)新的營(yíng)運(yùn)模式，來(lái)應(yīng)對(duì)眼前這個(gè)新時(shí)代的芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
對(duì)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(qǐng)工研院電子與光電系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng)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(guó)臺(tái)灣的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)合作，一同建立虛擬IDM的模式。
對(duì)于虛擬IDM這個(gè)名詞，駱韋仲解釋，之所以會(huì)虛擬IDM的發(fā)想，其實(shí)也跟工研院的發(fā)展歷程有關(guān)。駱韋仲表示，工研院旗下其實(shí)包含許多的單位，也各自進(jìn)行不同的任務(wù)，包含有設(shè)計(jì)、制造，以及驗(yàn)證的部門，幾乎就是一個(gè)IDM的架構(gòu)，但又不是真的IDM，就像是一個(gè)虛擬的IDM。
到底什么是虛擬IDM？駱韋仲博士以相對(duì)比的方式來(lái)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(gè)關(guān)鍵，就是設(shè)計(jì)是采用模塊化（modular）的方式來(lái)進(jìn)行，已經(jīng)不再是個(gè)別單一芯片的模式。
因此，對(duì)虛擬IDM模式來(lái)說(shuō)，發(fā)展小芯片（Chiplet）的設(shè)計(jì)架構(gòu)將是非常重要的一步。透過(guò)把多個(gè)同質(zhì)或異質(zhì)的小芯片模塊連接起來(lái)，進(jìn)而提升單一芯片的效能，而這就需要從IC設(shè)計(jì)端開(kāi)始發(fā)起。
駱韋仲表示，小芯片的設(shè)計(jì)模式是一個(gè)全新的模式，因此也需要全新的生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）來(lái)支持。也由于是新的開(kāi)始，這里面就充滿許多新的機(jī)會(huì)，包含EDA設(shè)計(jì)工具、IC設(shè)計(jì)服務(wù)與IP等。目前全球的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也正在積極推動(dòng)這一個(gè)項(xiàng)目。因此，在系統(tǒng)需求越來(lái)越強(qiáng)烈的情況下，如何快速整合這些軟硬件模塊，并且進(jìn)入量產(chǎn)階段，就是虛擬IDM能否成功關(guān)鍵。
駱韋仲以工研院為例說(shuō)明，他指出，當(dāng)有一個(gè)系統(tǒng)需求產(chǎn)生時(shí)，工研院內(nèi)部的Chiplet設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就會(huì)展開(kāi)一個(gè)完整流程的設(shè)計(jì)，就宛如一個(gè)IDM般，但里頭后續(xù)的設(shè)計(jì)制造流程仍是與現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)鏈相連結(jié)，只是這里面各個(gè)環(huán)節(jié)仍需要重新被定義和落實(shí)。

走向多芯片整合設(shè)計(jì) 成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)共創(chuàng)
也因此，未來(lái)的芯片設(shè)計(jì)將會(huì)走向多芯片（chiplets）整合設(shè)計(jì)的模式，其效能也會(huì)非常接近系統(tǒng)單芯片（SoC），尤其是在特定場(chǎng)景，例如工業(yè)應(yīng)用和智能系統(tǒng)等，將會(huì)更加的顯著。而這里頭將會(huì)衍生許多的新科技和新技術(shù)，像是異質(zhì)整合、2.5D和3D-IC等。
至于如何具體來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬IDM的模式，駱韋仲指出，中國(guó)臺(tái)灣擁有非常完整的產(chǎn)業(yè)鏈，是具備實(shí)現(xiàn)虛擬IDM的潛力，關(guān)鍵就在于我們能否建立一個(gè)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(shè)計(jì)者自由進(jìn)行開(kāi)發(fā)。而這個(gè)概念工研院也已經(jīng)實(shí)際開(kāi)發(fā)出來(lái)，并初步進(jìn)行了驗(yàn)證。
駱韋仲表示，虛擬IDM要成功，需要產(chǎn)業(yè)界的共同投入，除了底層的可編程標(biāo)準(zhǔn)需要有共識(shí)外，再者就是需要豐沛的小芯片IP和設(shè)計(jì)再利用，因此產(chǎn)業(yè)界的共襄盛舉將是成功的必備要素。
對(duì)此，工研院也將成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，攜手半導(dǎo)體業(yè)者共同推動(dòng)落實(shí)此一模式，包含系統(tǒng)、封裝制程、以及基板、設(shè)備和材料等。實(shí)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(dǎo)體模式。