數十年來，在摩爾定律的影響下，半導體公司每隔兩年，就會將集成電路（IC）上容納的晶體管數量增加一倍。隨著摩爾定律的放緩，SoC的器件微縮也明顯放慢了腳步，而更新、更復雜的工藝節點成本卻持續穩步上升。然而，隨著“萬物智能”帶來的爆發式影響和無處不在的人工智能（AI）極大推動人們追求更快的速度和數量更多的晶體管，市場對更快、更好和更智能的芯片的需求只會越來越大。我們將摩爾定律的規模復雜性與新系統復雜性需求的這種交匯融合稱為SysMoore時代。

新思科技董事長兼首席執行官Aart de Geus博士表示，半導體公司正在利用新的Multi-Die系統來徹底改變架構功能和形式，以便滿足市場需求。事實上，將大型單片式芯片設計分解為多個經驗證的小裸片，不僅可以提高良率，而且長期下來可以降低芯片成本，并有助于提供更多可定制的SKU。在新思科技最近發布的行業洞察報告《Multi-Die系統推動半導體設計變革》中，Aartde Geus博士在開篇章節中指出，通過跨行業合作，芯片開發者在降低每比特能量轉換的同時，極大地提高了連接密度。該報告還收錄了Ansys、Arm、博世、谷歌、英特爾和三星等公司對Multi-Die系統的看法。

隨著埃米級晶體管與Multi-Die硅基板交匯融合，經典的摩爾定律已將接力棒傳遞給了SysMoore。如今，新思科技跟蹤了一百多種Multi-Die系統設計，其中既有硬件/軟件數字孿生方法、Multi-Die互聯IP方法，也有AI驅動的芯片設計方法?？傊?，我們與代表著未來方向的眾多SysMoore領先公司保持著密切合作。

Aart de Geus

董事長兼首席執行官

新思科技

本文將簡要介紹該報告中的關鍵要點，并概述業內領先企業的觀點。

2.5D和3D封裝技術助力Multi-Die系統的加速采用

Ansys：

隨著傳統摩爾定律的微縮方案逼近物理極限，為了追求更高的電子系統密度，我們開始借助2.5D和3D封裝技術過渡到Multi-Die系統。不過能否成功采用Multi-Die系統取決于能否克服多尺度（multi-scale）、多物理場（multi-physics）和多組織（multi-organizational）協調這三大挑戰。

先進的Multi-Die系統將三種設計尺度融合到一項設計挑戰當中，跨越了六個數量級：從納米級IC設計到毫米級封裝設計，再到厘米級3D-IC系統。這些解決方案分為三個工具套件（IC、系統和封裝），它們需要集成到一個解決方案中。

Multi-Die系統具有良率更高、功能更強大的潛力，已經為高性能計算（HPC）處理器和顯卡產品供應商帶來了積極的影響，也有利于在云邊緣實現AI和機器學習（ML）。

Arm：

由共同封裝芯粒組成的Multi-Die系統將廣泛運用于整個行業。許多企業將能通過在多種產品中重復使用各個芯粒，分攤其在硬件和軟件工程上的投資。復雜系統將經過清晰劃分，從而降低風險和成本，并縮短產品上市時間。

三星電子：

借助三星I-Cube 2.xD和X-Cube 3D IC等2.5D和3D封裝技術，設備制造商可以在Multi-Die系統的基礎上，尋求新的產品設計方案。AI、5G、自動駕駛技術和元宇宙科技的突破，有望重塑我們的生活方式；但要在單個芯片上實現驅動這些技術進步所需的功能和性能，相關工作變得日益復雜，成本效益也越來越低。通過將多個現有芯片的強大功能與多樣性集成到統一的系統中，便極有可能設計出新的產品。

英特爾：

先進的封裝技術已經在實現Multi-Die系統方面發揮了關鍵作用。借助EMIB和Foveros等先進的2.5D和3D封裝技術進行異構集成，可以將多種來源、采用不同工藝節點設計的芯粒封裝在一起，這為開發者提供了一條設計產品架構的有效路徑。這種混合匹配方法有助于優化特殊功能、性能和成本，同時還能實現重復使用和模塊化設計。

芯粒標準化和開放式生態系統至關重要

谷歌：

要最大限度地發揮先進封裝解決方案和芯粒的影響，半導體行業必須超越傳統的邏輯設計，欣然接受模塊化解決方案。利用芯粒，我們可以在Multi-Die系統環境下開展協同設計，從而獲得成本優勢，并在異構IP模塊中進行混合匹配集成。

我們有一個新的框架來實現高級計算，并通過在硬件和軟件之間“創造和諧”來重新書寫硬件創新的規則。系統級優化或協同設計，需要我們關注從應用級別一直到芯片級別的整個堆棧，這可以帶來巨大的成效。

英特爾：

要打造精簡的開放式小芯片生態系統，標準化是必要前提。通用芯?；ミB技術（UCIe）就是一個這樣的標準，這也是實現健全行業生態系統的關鍵步驟。

博世：

開放式芯粒生態系統對汽車行業至關重要。汽車的定制芯粒設計可以基于一些非汽車領域高性能應用中經驗證的芯片架構。這將有助于將單體系統分解為多個裸片上的獨立集成電路，再通過先進封裝技術集成這些裸片，從而構成高性能的計算單元。該方法可實現超高程度的模塊化和協同設計，有助于打造出色的可擴展產品。

同時，明確定義的接口、連接和標準對開放式汽車芯粒生態系統至關重要，眾多生產類似芯粒的業內廠商對此的全力支持也同樣重要。

新思科技強調，要想簡化和優化異構Multi-Die系統設計，需要跨行業的合作。

Multi-Die系統的未來展望

SysMoore時代，Multi-Die系統能讓開發者超越摩爾定律，應對各種復雜性挑戰，從而以經濟高效的方式更快地擴展系統功能、降低風險、縮短產品上市時間、以更低的功耗實現更高的吞吐量。Multi-die正在走向成熟，其進展與前景也被廣泛看好。Multi-Die系統的創新示例包括：將架構分析和實現相結合，作為Multi-Die系統流程的一部分；借助AI，使效率和結果質量出現跨越式提高。

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如今95%以上的先進芯片都采用新思科技的技術制造。我們跟蹤了一百多種設計，該數目在過去六個月增長了約20%。透過這一增長，可以看到Multi-Die系統設計正在迅速走向成熟。即使是現在，我們的客戶和合作伙伴仍在設計幾年前還完全遙不可及的產品。到2030年代時，Multi-Die系統將廣泛應用于各大市場。我之所以這樣說，是因為我看到了它在新思科技工程實驗室中的快速進展；與此同時，對于Multi-Die系統領域的投資源源不斷。

SassineGhazi

總裁兼首席運營官

新思科技

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進一步了解Multi-Die系統

新思科技致力于攜手生態系統合作伙伴，共同邁入Multi-Die系統的創新時代。我們迫不及待地想要見證，利用我們的AI驅動EDA工具、IP產品和深厚的系統設計專業知識，半導體行業能夠取得怎樣的成就。

了解整個行業對加速采用Multi-Die系統的展望，掃描下方二維碼或閱讀原文獲取新思科技行業洞察報告。