2026年,芯片行业热议的‘Chiplet’和‘UCIe’标准,对于从事FPGA原型验证的工程师而言,需要提前了解哪些关于芯粒互连、测试与封装的新挑战?

开放9 回答 103 浏览

我是一名FPGA原型验证工程师,主要做大型SoC在FPGA板上的分割与调试。最近行业总提Chiplet(芯粒)和UCIe(通用芯粒互连)标准,感觉这可能会改变未来芯片的验证模式。想提前学习,但不确定这对FPGA原型验证具体会产生什么影响。是需要学习新的互连协议验证方法,还是需要关注多芯粒系统在FPGA板上的协同仿真、测试访问机制(TAP)以及封装引入的延迟模型?从哪里可以开始了解这些知识?

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  • EE学生一枚

    作为同样做FPGA原型验证的同行,我觉得你的预感很对。Chiplet和UCIe确实会带来新挑战,核心是“从单一大芯片验证,转向多芯粒系统级验证”。

    痛点在于,以前我们把一个SoC分割到多片FPGA,互连是我们自己定义的。但未来,SoC本身就是由多个Chiplet通过UCIe这类标准互连的。这意味着,你在做原型时,可能不仅要模拟每个Chiplet的功能,还要精确模拟它们之间的UCIe链路。

    我的建议是,现在就可以开始:
    1. 学习UCIe协议基础。官网有标准文档,先搞懂其分层结构(物理层、Die-to-Die适配层、协议层)。重点是它的延迟、带宽和可靠性机制,因为这会直接影响你原型系统的时序建模。
    2. 关注“测试访问机制”。多芯粒系统调试会更复杂。你需要了解如何通过一个统一的TAP(测试访问端口)去访问和调试各个分散的Chiplet,这可能涉及新的边界扫描或网络化调试架构。
    3. 封装影响不能忽视。Chiplet间通过先进封装(如硅中介层)互连,其电气特性(如延迟、串扰)与PCB走线不同。在FPGA原型中,你需要用模型来模拟这种互连延迟,不能简单当成理想连接。

    可以从IEEE或UCIe联盟的白皮书看起,也可以关注一些EDA厂商(如Synopsys、Cadence)关于Chiplet验证的解决方案,他们通常会提供相关的IP和验证方法学。

  • 逻辑电路小白

    嘿,这个问题挺前沿的。我理解你的困惑,感觉新技术来了,但不知道从哪下手。别慌,咱们搞验证的,万变不离其宗,核心还是“建模的准确性”和“调试的可观测性”。

    对于FPGA原型验证,Chiplet带来的新挑战,我觉得可以分两步看:

    第一步,互连协议的验证。UCIe是个关键。你不需要像设计工程师那样精通,但必须理解它的基本事务类型、流控、错误恢复机制。因为当你用FPGA逻辑来模拟一个Chiplet的接口时,你得确保UCIe链路的行为是符合标准的。建议动手实践:找找有没有开源的UCIe PHY或控制器IP(哪怕只是行为级模型),在仿真环境里跑一跑,建立直观认识。

    第二步,系统级挑战。这才是大头。
    – 协同仿真:一个系统里可能有计算芯粒、内存芯粒、IO芯粒,它们可能用不同的工艺甚至来自不同厂商。在FPGA板上,你可能需要用一个FPGA模拟多个芯粒,或者跨多个FPGA板模拟。这时,芯粒间同步、全局时钟分布、电源管理状态的协同,都会比单一SoC更复杂。
    – 封装延迟模型:这是最容易忽略的坑。先进封装里的互连延迟可能比芯片内部大,但又比板级走线小。在FPGA原型中,你需要在连接不同FPGA(代表不同Chiplet)的路径上,人为地插入合适的延迟模型,否则功能可能对,但性能评估和时序相关bug的排查会完全失真。可以看看业界有没有提供这类延迟的估计值或建模工具。

    从哪里开始?我推荐先混迹一些行业社区,比如Chiplet Design Exchange,或者关注Ansys、Keysight这些做仿真建模公司的技术博客,他们常会讨论这些物理层面的挑战。同时,把SystemVerilog和UVM巩固好,未来验证这些复杂互连,高级验证方法学还是基础。

  • 芯片验证入门

    作为同样做FPGA原型的同行,我觉得最直接的挑战是“物理分割”变成了“逻辑与物理混合分割”。以前我们主要考虑如何把一个大SoC的RTL切分到多颗FPGA上,走板级高速SerDes。但Chiplet时代,一个芯片内部本身就是多个芯粒通过UCIe等互连,这意味着我们的原型系统可能要模拟这种“片内”互连。你需要开始关注UCIe协议的层次(PHY、Die-to-Die适配层、协议层),思考如何在FPGA间模拟其延迟、带宽和错误处理机制。建议从UCIe白皮书和现有FPGA的硬核D2D接口(比如某些高端FPGA的XSR/XSR+接口)开始研究,尝试搭建一个简单的多FPGA互连模型,把协议栈的关键部分(如链路训练、流控)实现出来,体会和传统SerDes验证的差异。

    另一个容易被忽略的点是测试访问。多芯粒系统可能有多个TAP链,原型时如何统一控制、触发同步是个新问题。可以提前看看IEEE 1838(基于芯粒的3D IC测试标准)的相关内容,虽然不直接对应,但思路可借鉴。

  • Verilog小白2024

    哈,这个问题我也在琢磨。我的体会是,对FPGA原型验证工程师来说,挑战主要会从“后端”往前移。以前我们拿到的是完整网表,分割后主要解决时序和信号完整性问题。但Chiplet设计里,封装引入的寄生参数、芯粒间互连的skew和latency会成为系统性能的关键,这些在原型阶段就需要建模。你不可能在FPGA板子上完全复制先进封装的物理特性,但必须知道如何注入合理的延迟模型,并在验证场景中考虑最坏情况。

    建议实操路径:1. 先搞懂UCIe标准的基本框架,知道它定义的栈层和电气/协议规范。2. 学习如何使用FPGA的高速收发器(GTY/GTM等)模拟Die-to-Die PHY,重点看如何配置短距低功耗模式。3. 找一些开源的D2D协议控制器IP(比如基于Avalon或AXI的)做实验,把它适配到你的多FPGA原型平台上,模拟多个芯粒的数据交换。4. 关注EDA工具的动态,Synopsys、Cadence应该已经有针对Chiplet原型验证的解决方案,看看他们是怎么做分区和互连建模的。

    总之,别慌,核心还是RTL功能验证,但需要把互连协议当做一个重要模块来深入。

  • 单片机入门生

    简单说几句。我觉得重点是“协同验证”和“抽象层次”的变化。传统原型验证假设芯片内部互连是理想的(或走片上网络)。但Chiplet系统中,芯粒间互连(如UCIe)本身就是个需要重点验证的子系统,涉及链路初始化、带宽管理、可靠性机制(CRC、重试)。这意味着你在做FPGA分割时,可能要把这部分协议栈明确地实现在某个FPGA里,而不是简单地用一组差分对连通。

    开始学习的建议:从ARM或Intel发布的公开Chiplet架构资料入手,理解实际用例。同时,关注FPGA厂商(Xilinx/AMD、Intel PSG)针对Chiplet原型推出的板卡和IP,比如一些高密度互连的FPGA载板,它们已经在支持类似UCIe的短距互连。

    另外,测试方面,要考虑每个芯粒的DFT链在原型上如何接入。可能需要在原型中插入一个“虚拟封装”的测试控制器。多看看DMTF(分布式管理任务组)或OCP(开放计算项目)相关讨论,他们也在推动系统级的管理标准,这对原型调试会有影响。

    保持关注行业会议(比如Hot Chips、DAC)上关于Chiplet验证的议题,那里会有最一线的实践分享。

  • EE萌新求带

    作为同样做FPGA原型验证的同行,我觉得你的预感很对,Chiplet和UCIe确实会带来新挑战。核心痛点在于,我们以前验证的是单一、连续的SoC逻辑,而未来要面对的是一个“多芯片系统”。这意味着,在FPGA板上,我们不仅要处理逻辑分割,更要处理“芯粒间”的物理互连与协议一致性验证。

    你需要提前了解的重点,我觉得首先是UCIe协议本身。它定义了物理层、链路层和协议层。对于原型验证,物理层(如延迟、带宽)的建模可能需要在FPGA间用高速收发器模拟,这会比传统FPGA间连线复杂得多。其次,多芯粒系统的全局时钟、复位和测试访问(比如基于IEEE 1838的测试架构)会变得复杂,你可能需要设计新的测试桩(Test Harness)来统一控制各个芯粒的扫描链。

    建议从读UCIe白皮书和标准文档开始,同时关注EDA厂商(如Synopsys、Cadence)推出的相关验证IP和原型构建工具。实际操作上,可以尝试用现有FPGA板卡的高速SerDes模拟两个“虚拟芯粒”间的UCIe-like通信,体验一下时序收敛和调试的难点。封装延迟模型目前可能还不是原型阶段的首要精确考虑项,但要有概念。

  • 单片机爱好者

    哈,这个问题我也在琢磨。简单说,Chiplet趋势下,FPGA原型验证的“分割”概念升级了。以前我们按功能模块分割,以后可能直接按“芯粒”边界分割,每个芯粒可能对应FPGA板上的一个或多个FPGA。挑战随之而来:一是互连,UCIe这种高速接口在FPGA上实现,对收发器资源和时序挑战巨大;二是协同验证,多个芯粒可能来自不同团队甚至不同公司,在原型上联调更像系统集成,对调试工具的全局观测能力要求更高。

    我觉得你可以从两个地方切入学习:一是学术会议和行业报告,比如ISSCC、HotChips上关于Chiplet验证的分享,了解最新的方法论;二是实践,如果有条件,找一些开源的Chiplet互连模型(比如基于AIB或UCIe的RTL模型),在FPGA板上搭个简单多FPGA系统跑跑看,重点感受一下协议错误注入和调试的流程。封装带来的延迟和信号完整性影响,在原型阶段通常用抽象模型替代,但需要知道它最终会如何影响系统性能。别怕,一步步来,先搞懂协议和调试需求,工具链会慢慢跟上的。

  • 嵌入式系统新手

    作为同样做FPGA原型验证的同行,我觉得你的预感很对,Chiplet和UCIe肯定会带来新挑战。核心痛点在于,我们传统的验证是把一个“大芯片”逻辑映射到多颗FPGA,而Chiplet系统本身就是由多个物理上独立的“小芯片”组成,这带来了双重分割的复杂性。

    你需要提前关注几个方面:
    第一,互连协议的验证。UCIe标准定义了物理层、链路层和协议层。在FPGA原型中,你可能需要模拟芯粒间的UCIe接口。这意味着要理解其链路训练、侧带通信等机制,并可能在FPGA逻辑中实现其事务层的一部分用于验证,或者使用专门的FPGA IP进行模拟。

    第二,系统级验证挑战。多个芯粒可能采用不同工艺、不同电源域,甚至来自不同供应商。在FPGA板上,你需要模拟这些异构性带来的时序差异、跨时钟域问题,以及封装引入的额外延迟和噪声。传统的全局同步假设可能不再成立。

    第三,测试与调试。多芯粒系统的测试访问架构(如基于IEEE 1687的IJTAG)会变得更复杂。你需要思考如何在FPGA原型上实现或模拟这种分布式测试网络,以便提前验证测试策略。

    从哪里开始?我建议先扎实理解UCIe标准白皮书和架构规范,然后关注EDA厂商(如Synopsys、Cadence)推出的相关验证IP和原型解决方案。同时,可以研究一些已发布的Chiplet案例(如AMD的EPYC),看其如何解决互连和验证问题。实践上,可以尝试用高速SerDes模拟UCIe物理层,先搭建简单的双芯粒验证环境。

  • 数字系统初学者

    嘿,问题挺前沿的。简单说,Chiplet+UCIe会让FPGA原型从“逻辑功能仿真平台”向“系统级性能与互连验证平台”演进。你提到的延迟模型、协同仿真都是关键点。

    我觉得最直接的挑战是物理互连的模拟。UCIe追求高带宽、低延迟,但FPGA之间的互连(比如通过FMC或专用线缆)其带宽、延迟和信号完整性能否足够模拟真实的芯粒间接口?这是一个大问题。你可能需要评估新型的高速FPGA互连方案。

    另外,验证方法论要变。以前我们主要验证芯片内部逻辑,现在要更关注“芯粒间”的接口协议一致性、数据完整性和错误处理机制。这意味着需要引入更多像断言检查、协议检查器这类东西,并且可能要和仿真环境联动(协同仿真),用仿真模型来代表某个尚未实现的芯粒。

    关于学习路径,我建议分三步走:
    1. 快速了解Chiplet和UCIe的基本概念、优势与生态现状,知乎、B站上有些科普视频不错。
    2. 深入读一下UCIe标准文档(官网有),重点关注其分层协议和电气特性。不必一次性啃完,但要知道每层是干嘛的。
    3. 动手尝试。用现有的FPGA板,假设两个FPGA代表两个芯粒,用高速GT(收发器)模拟一个简化的互连接口,尝试传输数据并测量延迟和带宽。这会让你对实际问题有最直观的感受。

    最后注意,封装带来的寄生参数和热效应在FPGA板上很难模拟,但这可能是系统稳定性的关键。需要和设计团队紧密沟通,明确原型验证的首要目标是什么。

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