Contents
Vraag naar die-to-die en chip-to-chip interfaces is de afgelopen jaren gestaag gegroeid door nieuwe applicaties in cloud/datacenters, AI (trainings- en edge-applicaties), en High-Performance Computing (HPC). De vraag wordt gedreven door de vereisten van hoge doorvoer, lage latentie en laag vermogen in deze apps. Vooruitgang in verpakkingstechnologie draagt bij aan de adoptie van heterogene systemen met chiplets/known-good-die (KGD)-assemblage om oplossingen te creëren die de evolutie vereisen van een nieuw soort interface die in de volksmond bekend staat als “Die-to-Die ”-interfaces.
Figuur 1 – Gebruiksscenario's voor D2D-interface
Interfacetypen: seriële versus parallelle benadering
Gedreven door krachtige netwerktoepassingen, is SerDes de eerste keuze geweest voor het aansluiten van meerdere chips en dies, aangezien switches en routers voorop lopen bij de bandbreedtevereisten. Voor homogene toepassingen waarbij meerdere matrijzen zich op dezelfde procesknooppunten bevinden, worden USR/XSR SerDes veel gebruikt om de prestaties te verbinden en te schalen. Dit gaat echter gepaard met een hogere latentie en kracht voor elk van de SerDes-links, omdat ze voornamelijk PAM-4 zijn gebaseerd op 56G/112G-snelheden. De nieuwe trend is om dies te verbinden met bredere parallelle IO's. Deze IO's zijn single-ended, vergelijkbaar met HBM- en DDR-geheugentechnologieën, en sturen de klok meestal door om het gebruik van stroomverslindende klok- en gegevensherstelcircuits te elimineren. Met parallelle IO's kan men bijna de helft van de latentie en kracht verwachten in vergelijking met SerDes-interfaces. Er zijn veel consortia en standaarden die werken aan parallelle IO's zoals OpenHBI, BoW, AIB, enz. OpenFive is een voorstander van open interfaces en is actief betrokken bij standaardisatie-inspanningen.
Verpakkingskeuzes: Interposer en organisch substraat
Afhankelijk van de algehele doorvoervereisten en het aantal signalen dat de dies verbindt, kan men de interposer (verschillende typen) of organisch substraat gebruiken om de dies aan elkaar te naaien. Silicium-interposers en andere technologieën zorgen voor meer signaaldichtheid, terwijl organische substraten kosteneffectieve verpakkingsopties bieden. Organische substraatopties zijn vooral aantrekkelijk voor chiplets met heterogene matrijzen (met verschillende procesknooppunten). Er zijn veel nieuwe ontwikkelingen op dit gebied die we in een toekomstige blog zullen bespreken.
In deze blog zullen we het hebben over OpenFive's onlangs gelanceerde D2D Controller. Het zit bovenop de D2D PHY (XSR SerDes/Parallel PHYs). De D2D-controller biedt naadloze connectiviteit met beide typen interfaces.
D2D-controller
Figuur 2 – Blokschema D2D-controller
De D2D-controller is in wezen een verbindingslaag van de protocolstack. In vergelijking met andere protocollen zoals PCIe en Ethernet, heeft deze controller de minste overhead in termen van oppervlakte en latentie, voornamelijk met de bedoeling om gegevens betrouwbaar over twee dies over te dragen in een paar nanoseconden versus tientallen tot honderden nanoseconden.
Aan de systeemzijde (links) heeft de D2D-controller Client Adaption Logic. Deze logica is configureerbaar en de klant kan AXI-4, GMII, CXS, TileLink of een native gebruikersinterface gebruiken, afhankelijk van de systeembehoeften. De AXI-bridge ondersteunt master/slave-interfaces met door de klant gedefinieerde breedtes en frequentie.
De Protocollaag zorgt voor end-to-end foutloze levering van de gegevens. Het heeft optionele stroomregeling om het verkeer te beheren en tegendruk te geven. Dit blok heeft ook optionele hertransmissie die door de gebruiker gedefinieerde pakketten opslaat op basis van de latentie van de link.
Ten slotte, de Framing Layercreëert een naadloze interface met industriestandaard SerDes met verschillende reikwijdte (LR, MR, VSR/XSR, enz.). De interface is ook configureerbaar tijdens het compileren om te koppelen aan toekomstige parallelle interfaces zoals BoW, OpenHBI en AIB. De framelaag bevat ook optionele Forward Error Correction (FEC) blokken. Sommige van de lichtgewicht FEC-engines kunnen de BER verbeteren tot onder 1e-17.
configureerbaar en agnostisch voor zowel de gebruikersinterface als de PHY-interface is het belangrijkste kenmerk van dit IP-adres waardoor SoC-ontwerpers zich geen zorgen hoeven te maken over de complexe protocollen.
Klik op de volgende links voor meer informatie over OpenFive's Protocol en Interface Agnostic D2D Controller:
- Download ons productoverzicht HIER
- Bekijk ons zeer populaire webinar over Protocol Agnostic Die-to-Die Connectivity voor Chiplet en HPC HIER
- Lees het persbericht over onze Die-to -Die Interface Controllers voor HPC en Chiplet Markten HIER
- Meer informatie over de belangrijkste kenmerken van onze D2D Controller IP HIER
