Die Vision wird real KI gibt Chiplets Schwung

Anpassung der Design-Flows

Ist die EDA-Industrie darauf vorbereitet, gibt es bereits entsprechende Tools?

Chiplets erfordern selbstverständlich, dass die heutigen Design-Flows angepasst werden. Die frühen Chiplets werden Funktionseinheiten sein, die weitgehend den monolithisch integrierten Chips entstammen. Die Chiplets werden sich aber schon auf dieser Ebene ganz grundlegend von den herkömmlichen Dies unterscheiden, die auf MCMs oder SiPs wandern: Sie werden über effektive Interfaces zur schnellen Kommunikation untereinander verfügen. Um auf ihrer Basis Komponenten aufzubauen, reichen EDA-Tools aus, die direkt aus den Board- und Package-Design-Tools abgeleitet sind. In dem Maße, wie sich die Chiplets weiter entwickeln und sich in Richtung eigenständiger Komponenten für den Aufbau neuer, über monolithischen Aufbau nicht zu realisierenden Komponenten entwickeln, müssen auch ganz neue Design-Tools zum Einsatz kommen. Sie müssen beispielsweise ein Design über verschiedene Chiplets hinweg automatisch partitionieren können. Die Tools dafür befinden sich noch weitgehend auf der Ebene der akademischen Forschung.

Über welche minimale Funktionalität müssen Chiplets aus technischer und wirtschaftlicher Sicht verfügen?

Welche minimale Funktionalität auf ein Chiplet gehört, hängt von den Aufgaben ab, die die gesamte Komponente erfüllen muss. Das definiert, wie die jeweiligen Chiplets am günstigsten auszusehen haben. CPU-Chiplets werden voraussichtlich verschiedene Anzahlen von Cores und verschiedene Kombinationen von Cache-Speichern enthalten. FPGA-Chiplets werden sich vielleicht nur in der Anzahl der logischen Gates unterscheiden. Für speziellere Funktionen wie etwa neuronale Netze wird der Markt entscheiden, welche Chiplet-Typen sich als sinnvoll herauskristallisieren werden und über welche Funktionalitäten sie verfügen müssen.

Was all den Chiplets aber gemeinsam ist: Sie verlassen sich zumindest zum Teil auf Funktionen, die auf anderen Dies integriert sind. Bisher mussten die traditionellen Dies sämtliche Funktionen enthalten. Weil dies nicht mehr erforderlich ist, vereinfacht sich der Aufbau der Chiplets gegenüber den herkömmlichen Dies für die Integration auf MCMs. Beispielsweise muss ein CPU-Chiplet nicht mit PCI- oder einer externen Netzwerkschnittstelle ausgestattet sein. Noch nicht einmal ein DRAM-Interface wäre zwingend erforderlich.

Also kommt es darauf an, zunächst einmal einen offenen Interface-Standard festzulegen?

Genau das wäre erforderlich und ist der Schlüssel, um ein Chiplet-Ökosystem überhaupt aufbauen zu können. Die meisten Standards für die Schnittstellen zwischen den Chiplets setzen auf dem PHY-Layer auf. Damit die Kommunikation so funktionieren kann, als ob die Funktionsblöcke monolithisch integriert wären, müssen auch die Protokoll-Layer über der physikalischen Ebene definiert werden. Damit ist gewährleistet, dass die Chiplets in einem Gehäuse alle zu einem einzigen Adressraum gehören.

Genau darauf hat sich die ODSA spezialisiert. Es ist geplant, bereits bestehende Protokolle so weit wie möglich zu nutzen. Ein Stack könnte beispielsweise so ausgelegt sein, dass er verschiedene PHY-Layer-Optionen unterstützt, und Funktionen anbieten, die zu existierenden und neuen Protokollen wie CXL kompatibel sind. Die Schnittstellen müssen auf jeden Fall viele Beteiligte unterstützen, es müssen viele Tools und IPs daraufhin ausgelegt werden. So könnten alle schnell in das Design kosteneffizienter Produkte auf Basis der neuen Interfaces einsteigen. Das wäre der entscheidende Schlüssel für die Akzeptanz.