上海2022年10月12日 /美通社/ -- 近年來，智能汽車行業對于大算力芯片的需求迅速增長，但是高昂的芯片成本令不少車企望而卻步，影響了汽車智能化發展的速度。與此同時，一種名為芯粒（Chiplet）的技術突然火了起來，這種技術通過將一顆大芯片拆分成若干小芯片，再重新封裝在一起，能夠大幅降低大算力芯片的成本，用相對傳統的工藝實現甚至超過更先進工藝所能達到的性價比。
芯粒技術能否解決智能汽車的算力瓶頸？專家們對此眾說紛紜，有觀點認為芯粒（Chiplet）技術并不適合汽車市場，這種觀點是否合理？焉知特別采訪了芯礪智能創始人兼CEO張宏宇，作為智能汽車芯片領域的先行者，其圍繞當前行業熱點問題分享了如下觀點。
算力競賽：后摩爾時代路在何方？
汽車智能化的本質是軟件化。未來的智能汽車無不高度依賴于軟件，而軟件定義汽車的基礎是高性能芯片。在智能汽車賽道的白熱化競爭中，算力不足已成為一個主要瓶頸。
英偉達剛剛發布了一則轟動性新聞，推出其2000 TOPS算力的DRIVE Thor-X中央計算平臺芯片；高通也不甘示弱，緊隨其后發布了同等級算力的Snapdragon Ride Flex芯片。這標志著智能汽車的算力競賽正式拉開帷幕。
但在后摩爾時代，大算力芯片的研發和制造成本居高不下，一款5nm芯片的研發費用已超過5億美元，3nm的研發費用超過15億美元。工藝方面，英偉達的Thor-X采用臺積電4nm工藝制造，其代價可想而知。此外，大算力芯片的面積不斷增大，良率隨之下降，價格不斷飆升，令車企叫苦不迭。
反觀中國智能汽車市場，眾多車企的激烈競爭使產品差異化、多樣化愈發突顯，伴隨市場需求碎片化，芯片設計者無法攤薄制造和研發投入，更加制約了國產大算力芯片的發展，加重了汽車行業對進口芯片的依賴。
后摩爾時代，半導體行業如何破解保持低成本的同時又能滿足不斷增長的大算力需求難題？誰又能擔此重任？
時不我待，汽車大算力芯片機會顯現
面對算力需求越來越大、芯片成本越來越高的客觀形勢，半導體行業需有引領者挺身而出，以開放、創新的思路開辟智能汽車算力競賽的發展新路徑。
2021年11月，清華大學電子工程系90級科班出身，擁有25年國際化企業SoC產品研發及管理經驗的張宏宇一手創辦了芯礪智能科技（上海）有限公司（以下簡稱：芯礪智能），擔負起利用芯粒（Chiplet）技術開辟車載大算力芯片發展新路徑的使命。
作為全球首家利用芯粒技術研發車載大算力芯片的高科技初創企業，芯礪智能致力于成為智能汽車平臺芯片的全球領導者。最近半年內，該公司獲得了近3億元天使輪及產業輪融資，公司的產品研發節奏持續提速。
芯礪智能CEO張宏宇在接受采訪時表示：“對于半導體產業來說，現在確實是一個百年難遇的好機會，特別是智能汽車芯片領域，亟需可以超越摩爾定律的技術創新，而Chiplet是最具有實現性的選擇。”
芯礪智能創始人兼CEO張宏宇
初心不改，肩負使命再度出山
創建芯礪智能，已經是張宏宇的第三次創業，1999年他在美國加入初創的掌微科技（Centrality），做的是車載導航娛樂系統的SoC芯片，可以說是吹響了汽車智能化的第一聲號角。而且公司做得非常成功，到2007年已經做到全球市占率第一（超過70%），年出貨量超過1000萬顆車規級SoC芯片。也就是在那一年，掌微被美國上市公司SiRF以將近3億美元的價格收購。
2015年，賽靈思（Xilinx）找他去負責SoC研發部門，因為這個部門的前任領導人去了特斯拉，和AMD的架構師Jim Keller一起為特斯拉開發FSD芯片。
他在賽靈思服務五年，做了兩代高性能計算平臺芯片產品 -- 16nm Ultrascale+?和7nm Versal?，都通過了車規和功能安全認證，也讓張宏宇積累了更多經驗。
“賽靈思讓我有幸回到車載芯片這個行業，并且從高性能計算平臺的角度去重新審視和思考。”張宏宇說。
近幾年，異軍突起的特斯拉成為汽車智能化的先驅，在汽車電子電氣架構方面率先實現了中央計算平臺和軟硬件分離，能夠通過OTA遠程升級方式不斷更新汽車軟件和改善用戶體驗。特斯拉用IT技術從互聯網產業視角顛覆了百年間幾乎一成不變的汽車產業和傳統商業模式，給汽車行業帶來了新生。
這讓張宏宇又一次看到了機會。如果要往軟硬件分離、軟件定義汽車方向發展，硬件就必須采用中央計算架構，并能提供足夠的算力。放眼看，現在全球還沒有一個特別適合大算力車載中央計算平臺的芯片產品。
相時而動，當機立決。2020年，張宏宇離開賽靈思，開始籌劃又一次創業。
獨辟蹊徑，瞄準智能汽車芯片算力瓶頸靶心
張宏宇認為，芯片廠商的成功取決于產品定義能否滿足市場的需求。市場中有許多車企，一定會有各自不同的要求，特別是中國市場非常多元化，有一些激進者，希望采用最大算力的芯片；也有些按部就班，偏向于采用中低算力芯片。每個車企的不同車型也有不同層次的需求。對芯片公司來說，當然希望能夠滿足大多數客戶的產品需求，要做到這一點，就需要有可以方便擴展算力的架構和相對通用的平臺。但從車企角度來看，每家都希望有自己特色的差異化方案，所以兩者是矛盾的。怎么解決呢？
“要解決這個矛盾，芯片的架構設計必須有兩個特點。第一，有足夠的通用性和可擴展性，能夠對不同的客戶需求有很好的適應性；第二，有足夠的靈活性，能夠針對一些特定客戶的需求實現一定程度的定制。”張宏宇表示。
舉例來說，無論是智能座艙還是智能駕駛，客戶對算力的需求都不盡相同。換句話說，市場對于芯片的CPU、GPU和NPU等算力單元的配置都存在非常多樣化的需求，僅僅依靠少數幾款芯片無法滿足。同時，每一款芯片的銷量也相對有限，難以攤薄研發成本，導致芯片價格居高不下。顯然，傳統的技術路線存在明顯的瓶頸，無法有效提供算力的擴展性和靈活性，來滿足智能汽車市場的多樣化需求。因此，芯礪智能選擇了Chiplet作為實現中央計算平臺芯片的核心技術路線。
熱潮涌動，Chiplet能否突破摩爾定律天花板？
在過去數十年當中，仰賴于摩爾定律，算力需求的增長并沒有對芯片的價格產生直接的壓力。如今，摩爾定律已經逐漸失效，依靠更先進的工藝已經無法降低大算力芯片的高昂成本，因此Chiplet技術得到了越來越多芯片廠商的青睞。但是，Chiplet在超越摩爾這條路上到底能有多大作用呢？
張宏宇認為：“作用非常大，而且是未來幾年真正可實現的超越摩爾定律的一條路。”后摩爾時代，Chiplet是被寄予厚望的異構集成技術。它是在封裝中集成多個不同功能的小芯片（裸片），這些小芯片可以采用不同架構甚至不同工藝，所以叫異構集成。之所以說Chiplet最現實，是因為其在服務器領域已經成功應用，AMD在過去5年中業務發展得非常好，原因就是Chiplet做得好。
Chiplet解決了服務器領域最先碰到的擴展性和算力瓶頸的問題。比如，原來CPU是8核、16核、32核，現在是64核、128核，如果用單芯片，芯片會越來越大，越來越貴，甚至無法制造。
為此，服務器芯片供應商率先改變方式，將大芯片拆成小芯片再拼裝，用先進封裝和異構集成來解決問題。當然，Chiplet也不能跟先進封裝完全劃等號，而且先進封裝在車載芯片的可靠性方面尚未得到驗證，成本也相對較高。先進封裝概念涉及硅片設計和晶圓制造，不同的小芯片通過硅中間層實現互連，中間用TSV（過孔）互連，挑戰很大。況且，目前具有規模化先進封裝生產能力的，只有臺積電、英特爾、三星等少數廠家。張宏宇說，Chiplet完全可以通過傳統封裝來實現，從而滿足車載芯片可靠性和成本控制的要求。當然，這需要在Chiplet互連技術上有一定的創新。芯礪智能在這方面有自主研發的IP，來降低對封裝技術的要求。
此外，要真正做好Chiplet，還要有創新的架構設計。
芯片拆小后帶來的直接好處是良率提升，因為芯片面積越大，良率就越低；良率越低，成本就越高。把芯片拆小解決了產品良率問題，降低了成本。不過，客戶要的不僅僅是更低的成本，還需要更高的性價比。成本下降是好事，但芯片拆分之后性能也會下降。因為一顆芯片內部的通信效率一定比多顆芯片之間的通信效率要高，所以拆成小芯片后要維持性能的穩定也是一個難題。
要解決這個問題，首先是從架構設計上解決怎么“拆”，像庖丁解牛那樣充分了解不同的系統架構和數據流，知道在哪里下刀；然后才是“合”的問題 -- 采用合理的互連和封裝技術進行集成。
貴在創新，Chiplego（芯礪）開辟算力競賽新路徑
芯礪智能獨創的Chiplet互連技術能提供高帶寬、低延遲的片間（die-to-die）互連總線，結合創新的嵌入式高性能計算平臺（eHPC, embedded High Performance Computer）芯片架構，可利用相對成熟的半導體制造和封裝技術，突破對先進工藝的依賴。
eHPC平臺主要針對需要高算力和低成本的新興需求。本來兩者是矛盾的，因為高算力一般意味著高成本，像服務器芯片；低成本一般就意味著低算力，像移動計算芯片；如果像車載算力平臺芯片那樣，既要高算力又要低成本，就需要創新的eHPC架構以及Chiplet技術來實現。
車載中央計算平臺芯片的性價比很重要，生態也很重要，后者決定芯片是不是好用。任何產品要讓客戶愿意買單，兩者缺一不可。如果用Chiplet實現芯片異構集成，同時把底層軟件和工具鏈集成好，客戶拿去以后，只要把上層軟件和算法放上去跑就夠了。不同算力配置的系統軟硬件基本上能夠兼容，無論是2000TOPS還是100TOPS的NPU算力，無論是10TFLOPS還是1TFLOPS的GPU算力，客戶都不需要改變其開發環境。這樣，既簡化了系統集成，又能方便應用創新。
芯礪智能的產品是車載中央計算平臺芯片，技術路線是Chiplet異構集成，秉持的是一種開放的心態：Chiplet所集成的多顆小芯片不一定都是自己的，可以開放其中一部分，就像特斯拉中央計算平臺方案中有自研的FSD芯片，也有其他廠商的芯片那樣。
“我們要做的是賦能整個產業，不能單打獨斗，芯礪智能的Chiplet互連接口可以開放給更多的廠商使用。”張宏宇說。
孰輕孰重？半導體企業的“大”與“強”
半導體企業如何才能做大做強呢？張宏宇認為：“半導體企業最重要的是做強，做強了才能做大，做大了未必能做強。”如果依靠國產替代，或許能夠解決從0到1的問題，但要解決企業從1發展到100的問題，首先必須依靠過硬的產品，才能夠在激烈競爭的市場上生存下來，然后再通過不斷積累的技術優勢，逐步贏得越來越大的市場份額。
“做企業不能太急功近利，要扎扎實實建立一些差異化的核心競爭力，這需要花時間，光靠買一些技術不可能做強做大。”他說。
據張宏宇介紹，目前公司成立還不到一年，已經有150多人的團隊，到年底將接近200人。在產品研發進度方面，速度至少比國外大公司快一倍，因為團隊既有豐富的實戰經驗，又有高昂的斗志和拼搏精神。
“芯”篤行遠，賦能智能汽車高效更“芯”換代
Chiplet技術路線兼具靈活擴展、降低成本、提高良率和加快產品上市等優勢，是公認的后摩爾時代半導體產業針對大算力芯片的最優解之一。在產業鏈上下游企業的共同推動下，Chiplet正在不斷擴大其商業應用版圖。
芯礪智能對智能汽車市場的需求有自己獨到的見解，并擁有一系列差異化的核心競爭力，特別是在Chiplet等核心技術方面的積淀和創新。不僅有先進、開放的并行計算架構、算力內核和高效、完整的工具鏈，而且與生態合作伙伴密切協同，能夠為客戶提供具有差異化特色、靈活可定制、全球領先的車載大算力平臺芯片及解決方案。在智能駕駛、智能座艙和艙駕一體等不同應用、大跨度差異化需求高速增長的當下，芯礪智能正在幫助智能汽車產業高效地更“芯”換代，開辟智能汽車算力競賽的發展新路徑！
