[發(fā)明專利]一種基于Chiplet架構(gòu)的芯片及控制方法

在審

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• 申請日: 2022-09-27
• 公開（公告）號: CN115617739A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張加宏;韓國慶;徐俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王慧

本發(fā)明公開了一種基于Chiplet架構(gòu)的芯片，包括CPU芯粒、管殼、IO芯粒、第一計算系、第二計算系、硅轉(zhuǎn)接板和基板；所述第一計算系與第二計算系的結(jié)構(gòu)相同，分別包括兩件存儲單元和兩件計算芯粒；CPU芯粒(1)分別通過UCIe總線與IO芯粒、第一計算系和第二計算系進行數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明的控制方法為：在周期工作階段，第一計算系和第二計算系之間的周期脈沖信號互相同步，每個計算系內(nèi)的周期脈沖信號相互檢測。本發(fā)明采用周期脈沖信號實現(xiàn)了整個芯片中計算芯粒的同步與檢測，同時還實現(xiàn)了對整個芯片的性能和功耗的控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Chiplet架構(gòu)的芯片，尤其涉及一種基于Chiplet架構(gòu)的芯片及控制方法。

背景技術(shù)

System on Chip，簡稱SoC，也即片上系統(tǒng)。從狹義角度講，它是信息系統(tǒng)核心的芯片集成，是將系統(tǒng)關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上；從廣義角度講，SoC是一個微小型系統(tǒng)，如果說中央處理器(CPU)是大腦，那么SoC就是包括大腦、心臟、眼睛和手的系統(tǒng)。一般將SoC定義為將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲器(或片外存儲控制接口)集成在單一芯片上，它通常是客戶定制的，或是面向特定用途的標準產(chǎn)品。SoC強調(diào)的是一個整體，換句話來說是盡可能的將多的IP集成在一塊芯片里。優(yōu)點如下：集成電路的整體面積會更小，功耗會更低，可靠性會更高。并且每個IP之間都是用數(shù)據(jù)總線相連，信息傳輸?shù)男蕰摺ｋm然SoC設(shè)計的芯片具有眾多優(yōu)點，但其缺點也十分明顯，有如下幾個：

1)SoC從設(shè)計到量產(chǎn)的周期較長，一般為12個月左右；

2)SoC的設(shè)計驗證環(huán)節(jié)周期較長，一般占據(jù)整個周期的70％；

3)IP授權(quán)以及兼容情況會大大影響上市時間；

4)先進的制造工藝產(chǎn)生的成本呈指數(shù)上升；

5)小批量產(chǎn)品，比如航空類器件，SoC并不是最好的選擇，因為成本會陡增；

6)SoC芯片中存儲和IO部分占據(jù)了芯片大部分面積，因此隨著芯片制程的提升，所帶來的CPU性能提升收益甚微。

為了解決SoC上述的缺點，Chiplet技術(shù)應(yīng)運而生，其特點為：

1)Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率；

2)Chiplet可以降低設(shè)計的復(fù)雜度和設(shè)計成本；

3)Chiplet還能降低芯片制造的成本；

4)Chiplet大大縮減了芯片研發(fā)的周期；

5)Chiplet可以提升性能。

考慮到并非所有電路都需要用高級節(jié)點設(shè)計和制造，且同一個芯片上的電路并不是所有都能從尺寸縮放中受益。在這種情況下，將一個較大的芯片分解成多個更小的芯片，并根據(jù)需要進行混合和匹配的成本更低，產(chǎn)量更高的Chiplets方式應(yīng)運而生，一塊芯片中集成了很多的不同工藝節(jié)點的Chiplet。

現(xiàn)有的大多數(shù)芯片不帶有安全計算功能，也就是其芯片內(nèi)部無法實現(xiàn)了二取一的功能。現(xiàn)有技術(shù)中，芯片內(nèi)部其他芯粒若是出現(xiàn)故障，那么整顆芯片都可能死機。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種高性能、高安全性的計算芯片，用來解決大型服務(wù)器、自動駕駛以及其他需要高帶寬和高安全性應(yīng)用場景的問題。