为什么2023年是多模系统的大前景
如果似乎每个人都在谈论多模系统，那么你没有错。不仅仅是半导体行业会说话的关于他们，多模系统已经在市场上。随着计算需求的膨胀和摩尔定律的减弱，将多个异构芯片集成到同一个包中的系统中提供了一种满足积极的功率、性能、面积(PPA)、成本和上市时间要求的方法。多模系统允许设计人员以具有成本效益的价格加速系统功能的扩展，降低风险，并为灵活的投资组合管理快速创建新的产品变体。
但是，虽然多模系统的列车在一两年前就离开了车站，但它实际上只是在前进。直到现在。未来的2023年看起来是一个拐点，因为多晶圆系统开始更深地进入主流半导体世界。
为什么我们认为2023年是多模系统的地震转变之年?最大的变化是围绕这些架构的更广泛的生态系统正在成熟，为成本效益和成功提供了更大的机会。在设计和验证工具、知识产权和制造方面的投资正在融合，以帮助克服之前的障碍，为采用多模具系统铺平道路。继续阅读，了解更多关于来年多模系统的见解。
智能产品对芯片的要求更高
智能手机一代比一代聪明。人工智能算法和大数据联手产生见解，推动从疫苗研发到气候变化等重大挑战的进一步进展。可以生产商品或进行手术的先进机器人。我们的设备和系统的智能水平正在迅速增长，随之而来的是对更多功能、更高带宽、更好的性能和更低的功耗的更大需求——通常是在相同或更小的占地面积内。
摩尔定律自诞生以来一直是一个坚定的信念，每隔几年，计算性能就会提高一倍，同时整体功耗也会降低。然而，在我们当前的数据驱动时代，性能需要以更快的速度扩展才能跟上步伐。处理、内存、带宽——它们都在单片soc的硬壁上碰壁。此外，我们正在快速接近十字线制造的极限，随着成本的增加，密度扩展将大幅放缓。
这就是多模系统可以发光的地方，为激发持续创新提供了新的途径。
多模具系统——集成异质芯片——可以拥有数万亿个晶体管，根据特定工艺技术的独特要求以及整体系统性能和成本目标，灵活地为特定功能指定模具。
从2023年开始，预计未来几年多模具系统的设计开工将大幅增长。在不久的将来，这种架构的最大采用者可能是那些在高性能计算(HPC)和超大规模数据中心领域的企业，因为它们的计算工作量非常大。移动领域的芯片设计人员也有多芯片设计，利用PPA的优势为他们的空间有限的设备。考虑到多晶片的多种口味，一些手机制造商正在利用先进的封装来增加芯片密度。汽车芯片设计人员也在采用多模架构(参见Tesla D1用于AI模型训练例如)，我们看到越来越多的芯片制造商对该领域越来越感兴趣。毫无疑问，通过为不同的专用功能使用不同的模具，汽车子系统可以更好地定位，以满足整体PPA和成本要求。
实际情况是，考虑到其成本、功能集成和扩展优势，多芯片系统正在所有应用领域推广。因此，问题不在于不同行业是否会这么做，而在于什么时候。所有迹象都表明，2023年将是大规模采用智能手机的开始。
成熟的多模系统生态系统
围绕多模系统的生态系统正在迅速成熟，这对于实现更广泛的应用至关重要。而芯片制造商如AMD,苹果,亚马逊网络服务,英特尔市场上已经有了这样的设计，该行业的其他主要参与者正在大举进军。一个很大的驱动因素是工具实现。虽然需要人工分析的专有工具和脚本已经很普遍，但现在有更广泛的整体、统一和成熟的工具，它们简化了设计、验证、测试、退出和硅生命周期管理功能，向用户隐藏了深层的复杂性。现在也有了用于强大和安全的模对模连接的标准化IP，以降低集成风险并加速芯片市场的发展。
生态系统成熟的另一个标志是代工方面的活动。有联盟、流程和先进的封装技术可用于支持多模具系统。Synopsys是关键行业联盟的一部分简介3DIC编译器协同设计和协同分析平台可用于关键流程，并经过先进包装技术的生产验证。外包半导体组装和测试(OSAT)提供商是制造供应链中的其他参与者，为多芯片封装提供所需的技术。
的确,包装领域的进步正在为多模增长做出贡献。最值得注意的是，硅中间层、再分配层(RDL)和3d堆叠先进封装提供了重大突破，提供了高集成密度，提高了电源效率和性能。
在标准方面，通用芯片互连快速(UCIe)规范被证明是一个关键的推动者，并且由于各种原因正在成为die-to-die连接性的标准选择:
- 该规范目前支持2D、2.5D和桥接包，预计还将支持3D包
- 这是唯一一个具有完整的模对模接口堆栈的标准
- 而且它支持高达32gbps的每根引脚带宽——对于今天和未来的应用来说已经足够了
另一项正在迅速发展的技术是硅光子学，它利用光的力量来传输和处理数据，并在异构的多芯片封装中占据主导地位。通过提供节能的带宽扩展，集成到多芯片系统中的光子ic为解决日益增长的功率和数据量挑战提供了答案。OpenLight是一家由Synopsys和Juniper Networks组成的公司，提供了一个具有集成激光器的开放式硅光子学平台，简化了将硅光子学集成到芯片设计中的过程。
从拐点到起飞
如果2022年底是多芯片系统的拐点，那么2023年似乎是这些架构真正起飞的一年。通过我们全面的多模具解决方案，包括EDA工具和IP, Synopsys能够实现早期架构探索、快速软件开发和系统验证、高效设计实现、强大的模具到模具连接，以及改进的制造和可靠性。Synopsys多晶片系统解决方案包括晶片/封装协同设计、验证、IP、测试和修复、终止分析以及硅生命周期管理等技术。
一些设计团队可能会发现，多模系统方法比向下移动另一个节点更具成本效益。其他人可能想要利用PPA、成本和上市时间的好处。无论如何，多模具系统将成为主流，就像它们内部的单片模具一样，从不断改变我们生活的应用程序中推动更高水平的性能。
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