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芯片互连技术从D2D到C2C的演进趋势

芯片互连技术从D2D到C2C的演进趋势

近期趋势

芯片互连技术正从传统的die-to-die(D2D)模式向chiplet-to-chiplet(C2C)模式加速演进。在近期的行业技术交流与公开报告中,多家设计企业开始强调基于开放标准(如UCIe)的C2C互连方案,并逐步将其从高端计算领域向中等复杂度芯片组渗透。这一转变的核心驱动力在于:随着单个芯片的制程微缩成本与良率挑战加剧,采用多颗小芯片拼接的设计路线已成为提升集成度的主流选择。实际产品中,C2C互连的带宽密度、能效比以及物理层兼容性正在快速接近甚至局部超越传统D2D方案。

近期趋势

行业背景

传统D2D互连主要面向单一基板内裸片之间的高速直连,其物理距离极短(通常在毫米级),信号完整性和电源管理相对简单。但当业界转向更大规模异构集成时,C2C互连需要跨越封装内的多个中介层或桥接层,传输距离增长至厘米级,同时必须兼容不同制程、不同供应商的chiplet。这一转变对串行/并行接口的协议栈、时钟同步、错误校正机制提出了更高要求。目前,C2C互连标准化的进程已从物理层延伸到链路层与事务层,旨在实现真正的即插即用式组装。

行业背景

用户关注点

芯片设计团队与系统集成商最关心的几个方面包括:

  • 互操作性与标准成熟度:多个厂商的chiplet能否在相同基板上无缝通信,取决于标准是否提供足够的厂商独立性。目前UCIe 1.x版本已覆盖主要速率,但协议栈的完整适配仍需验证。
  • 功耗与性能的平衡:C2C互连每比特能耗通常比D2D高,但可通过优化封装间距和采用低摆幅电路来降低。用户需要根据应用场景(如高吞吐计算 vs. 低功耗移动)权衡选择。
  • 测试与调试复杂度:多chiplet组合增加了链路层调试的难度。用户倾向于采用内建自测试(BIST)和错误注入机制来提升可测性。
  • 供应链风险与硅验证率:C2C依赖更广泛的封装基板与中介层供应链,用户需评估良率波动导致的成本分摊。

可能影响

从技术演进角度看,C2C互连的普及将使得芯片设计的模块化程度显著提升,从而降低单颗芯片的前期流片风险,同时加快细分市场产品的定制速度。在服务器与AI加速器领域,C2C使计算核心、内存堆叠、I/O chiplet得以独立迭代,延长平台生命周期。但另一方面,互连的延迟开销与封装复杂度会提高,对系统级热管理和信号完整性仿真工具提出新需求。对于中小设计团队,C2C模式可能降低进入门槛(可复用已验证chiplet),但也意味着对互连IP的依赖程度上升。

后续观察

接下来几个方向值得持续关注:

  1. 是否会出现针对不同距离(近片间、跨中介层、跨桥接)的差异化C2C标准层级,以覆盖从毫米级到厘米级的互连需求。
  2. 先进封装技术(如硅基桥接、嵌入式多芯片互连桥)与C2C标准的协同优化程度,将决定实际带宽和能效的最终表现。
  3. 生态系统中的工具链(如互连仿真、时序分析、功耗优化)能否跟上标准演进,并支持多厂商chiplet的协同设计。
  4. 在量产中,C2C互连的可靠性与老化效应是否与D2D保持同等水平,尤其关注温度循环和机械应力下的接口性能。
综合来看,从D2D到C2C的演进并非简单的接口升级,而是芯片集成范式从“单片集成”向“系统级芯片组装”的转变。这一趋势将重塑从设计到封装的多个环节,同时也为行业带来新的协作模式与挑战。

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