向多芯粒(Chiplet)集成轉型既充滿前景，也帶來了復雜性。可擴展的互連技術與自動化工具，正成為支撐未來設計的關鍵要素。

芯粒已成為下一代系統架構討論中的核心主題。當前行業描繪的愿景是：設計團隊能夠選用不同來源的裸芯，通過標準化接口與簡化流程，搭建多芯粒系統。

業界常將其類比為現成 IP 組件，期望芯粒能像無源器件甚至單片機一樣，易于使用且具備互操作性。然而，這一愿景雖極具吸引力，卻與現實仍有很大差距。

芯粒集成的現狀

芯粒通常分為兩類架構：同構橫向擴展與異構解耦。同構設計在一個封裝內使用多個相同裸芯以提升性能；而異構方案則組合功能各異、面向特定任務的裸芯。

圖 1 展示了這兩種方式：多芯粒系統由重復的計算單元或專用模塊互連而成，構成統一整體。這些高層架構策略，決定了設計團隊如何平衡可擴展性、性能與制造復雜度。

盡管多芯粒系統已實現量產，但當前應用仍局限于特定場景。大型企業自研芯粒，掌控設計、集成與封裝全流程；小型公司則與一兩家可信伙伴合作，在流片前高度協同的開發流程中推進。這些方式能做出可用設計，但尚未形成真正開放的互操作環境。

眾多企業在投入芯粒及相關封裝技術，但實現多廠商芯粒真正互操作仍是巨大挑戰。各家廠商通常使用專屬設計工具、驗證流程、封裝方案與接口標準，使得整合不同供應商的芯粒變得極為復雜。

UCIe 等標準在物理層與協議層提供了助力。然而，完整的系統級集成仍依賴統一的地址映射、一致性模型與軟件協同。

芯粒需要跨裸芯集成，往往需要針對特定需求定制設計。要實現更廣泛的互操作性，讓不同芯粒可在同一系統內自由組合，需要一套目前尚不存在的標準化設計流程。

這一目標的實現，取決于接口標準、設計自動化工具、系統級驗證、仿真、先進測試與全行業協作的持續進步。在此之前，芯粒技術真正的即插即用互操作性仍只是理想。

片上網絡（NoC）架構打通解耦式設計

當前限制芯粒互操作性的諸多集成難題，與早年軟核 IP 和硬核 IP 普及時面臨的問題十分相似。

軟核 IP 以可綜合 RTL 代碼形式交付，能適配不同工藝，可移植性強、易于適配各類設計。硬核 IP 則是針對特定工藝節點優化的固定物理布局，可重用性與靈活性受限。與軟核不同，存儲器接口等硬核 IP 組件一直難以復用，因為必須嚴格匹配工藝特性。

芯粒作為物理上解耦的硬核 IP，進一步放大了這些挑戰。每顆裸芯都必須在協議、電源域、工藝節點與性能目標上相互兼容。缺乏統一標準與基礎架構，設計復雜度會急劇上升。

許多工程師正在將原本用于 SoC 內部 IP 集成的片上網絡（NoC）架構進行擴展，使其支持跨多裸芯通信。在單裸芯設計中，NoC 根據唯一目標地址路由數據包，實現 IP 模塊間通信。在多芯粒系統中，每顆裸芯都可部署 NoC，并通過橋接器互聯。

這種架構讓多個獨立 NoC 在功能上呈現為統一整體，在保留寄存器映射與地址完整性的同時，兼容帶寬、電源域與配置差異。設計團隊可將 SoC 拆分到多顆裸芯，同時維持系統級功能與性能目標。

解耦化讓企業能夠更高效地滿足性能、成本與合規要求。通過將 I/O 接口、數字邏輯、存儲控制等功能分離到專用裸芯，每個部分都可采用最適合的工藝節點實現。

領先的半導體企業已在采用這些策略。在汽車等對可靠性與認證要求嚴苛的領域，解耦化支持對單個芯粒進行增量升級，同時保持系統其余部分合規。

展望芯粒生態系統

長期愿景是構建一個芯粒生態：設計團隊可選用不同供應商的組件，通過互操作標準完成集成。就像如今通過標準化 API 組合多來源庫一樣，這種模式將帶來更高靈活性、更快開發周期與更模塊化的系統設計方法。

但當下現實仍以專屬流程與預驗證合作為主。盡管多芯粒系統已量產（尤其頭部廠商），但其集成依賴受控開發環境與可信廠商間的緊密協同。

與此同時，互連、封裝與 NoC 抽象層的進步，正在為未來互操作性打下基礎。例如，如圖 2 所示，Arteris 提供可擴展的多芯粒連接方案，同時滿足當前需求與新興芯粒模式。

為支撐基于芯粒的系統開發，該方案覆蓋互連、一致性與集成自動化等系統 IP 產品。其 FlexNoC 與 FlexGen 提供可配置互連方案，支持跨多裸芯的一致性與非一致性通信；Ncore 等平臺則提供高性能緩存一致性互連，為多核與多芯粒架構提供分布式硬件管理一致性。

通過  Magillem Connectivity 等方案，可通過捕獲與管理接口、層級與配置數據合規性，完成 IP 與芯粒的組裝。Magillem Registers 為存儲映射與寄存器信息提供單一可信源，確保軟件與視圖生成一致。Magillem Packaging 等工具則可自動化提取與格式化 IP 與子系統描述，支持構建即正確的集成方式。

這些技術幫助簡化設計流程，支持復雜多芯粒系統的可擴展、標準化開發。

隨著行業朝此方向發展，保持現實視角至關重要。芯粒模式潛力巨大，但要完全實現其價值仍需時間。