USR聯盟：促成一個開放的多芯片模塊生態系統

作者：Marvell公司系統架構師Gidi Navon

為了適應不斷提高的帶寬需求、設計的復雜性、新工藝的出現以及多學科技術的整合等要求，半導體行業正在經歷指數性增長和更加快速的變化，所有這些又都是在越來越短的開發周期和越來越激烈的競爭背景下發生的。在軟件和硬件等技術驅動的其他產業領域，正在通過建立一系列開放的聯盟和開放的標準來解決類似的挑戰。本文并不想在此列出所有開放式聯盟的名字，開放式計算項目（Open Compute Project）、開放式數據路徑（Open Data Path）和Linux基金會等只是其中一些最突出的例子。但目前還有一個技術領域沒有采納這種開放式的合作，這就是多芯片模塊（MCM），它是將多個半導體晶片封裝在一起，從而在一個單一封裝中能夠創建一個完整的系統。

MCM的概念已經在業界存在了一段時間，這種方式具有多種技術和市場方面的優勢，其中包括：

?更高的良率 --- 通過將硅片分割成多個晶片，而不是構建低良率、高成本（甚至有時無法制造）的大型單一芯片，可以顯著提高每個組件乃至整體解決方案的良率。更高的良率最終轉化為成本的降低。

?優化的工藝 --- 最終的MCM產品是由采用不同制造工藝的混合匹配（mix-and-match）單元構成，因而可以針對具有相似特性的特定IP模塊進行工藝優化。

?多個制造工廠---可以利用具有獨特功能的不同生產線來創建特定產品。

?產品種類--- 通過組合不同數量和類型的器件可以輕松地創建新產品，從而形成創新和成本優化的MCM。

?縮短產品開發周期--- 每個晶片都可以獨立升級，這樣可以很容易地增強新產品的功能和/或糾正特定晶片內問題的能力。例如，可以給新產品集成全新的I/O接口，而無需重新設計和改變解決方案中那些能夠穩定運行的部分，從而避免浪費時間和金錢。

?規模經濟--- 每種晶片都可以在多種應用和產品中重復使用，從而能夠提高量產的批量和良率，進而提高產品開發投入的總體回報。

將較大的半導體器件細分為多個小晶片并將它們安裝在MCM上，這已經成為印刷電路板（PCB）中新的趨勢，這種MCM具有更小的占位面積，更低的功耗，更高的性能和更多擴展的功能。

現在，我們可以想象一下，上面列出的優勢并不局限于某個芯片供應商，而是可以由整個行業共享。通過開放和規范化晶片之間的接口，就能夠引入一個真正的開放平臺，在此平臺下，來自不同公司，且具有各自技術專長的設計團隊，就能夠創造超出任何一個單打獨斗的公司所能及的各種新產品。

這正是USR聯盟所要倡導實施的所在。USR聯盟已經定義了超短距離（USR）鏈路，針對單一封裝中所含組件之間的非常短距離通信進行了優化?，F有的跨越封裝邊界和連接器的超短距離（VSR）PHY需要面對一些不屬于封裝內部的技術挑戰，而USR鏈路則可以提供更高的帶寬，更低的功耗和更小的芯片尺寸。此外，USR PHY是基于多線差分信號傳輸技術，專門針對MCM環境而進行了優化。

有很多應用都可以通過USR鏈路實施，例如CPU、交換機和路由器、FPGA、DSP、模擬組件和各種長距離電光接口等等。

圖1: 一種可能的MCM布線實例

作為USR聯盟的一個積極推動者，Marvell公司正在努力建造一個關于互操作組件、互連、協議和軟件的生態系統，以幫助半導體產業為市場帶來更多的價值。USR聯盟正在與業界和其他標準開發組織合作，共同創建PHY、MAC和軟件標準以及互操作性協議，同時為了確保廣泛的互操作性，也在推動開發關于USR應用（包括認證計劃）的完整生態系統。