從單片式系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）向多芯片設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)型，正迅速成為現(xiàn)代芯片的主流設(shè)計(jì)范式。隨著制程節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜度與成本持續(xù)攀升，將大型芯片拆解為具備專用功能、尺寸更精巧的芯片（即芯粒），能在良率、可擴(kuò)展性、能效及產(chǎn)品上市周期上實(shí)現(xiàn)多重優(yōu)勢(shì)。但這一設(shè)計(jì)模式也帶來(lái)了高速、高可靠芯片間通信的技術(shù)挑戰(zhàn)。

通用芯粒互連高速接口（UCIe）標(biāo)準(zhǔn)為此提供了解決方案，其通過(guò)定義統(tǒng)一接口，實(shí)現(xiàn)不同廠商、不同制程工藝的芯粒間無(wú)縫協(xié)同工作。

芯片間通信復(fù)雜度攀升，成為UCIe技術(shù)發(fā)展的核心動(dòng)因

在2025年年中UCIe 3.0正式發(fā)布前，UCIe 2.0已為復(fù)雜的芯粒通信奠定基礎(chǔ)，新增多項(xiàng)關(guān)鍵特性，包括：

• 管理傳輸協(xié)議（MTP）：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）內(nèi)部各管理單元間的通信；

• UCIe調(diào)試與測(cè)試架構(gòu)（UDA）：專為芯粒級(jí)和封裝級(jí)的測(cè)試與調(diào)試設(shè)計(jì)；

• UCIe-S 純邊帶（SO）端口：作為標(biāo)準(zhǔn)封裝中滿足測(cè)試/可管理性需求的可選配置，可在測(cè)試芯片層級(jí)用作低速測(cè)試端口；

• 標(biāo)準(zhǔn)封裝支持x8（降級(jí)為x4）引腳模塊能力：相較于僅支持x16和x64物理層接口的1.1版本實(shí)現(xiàn)升級(jí)；

• UCIe 3D封裝技術(shù)：支持芯粒的垂直堆疊，同時(shí)提升性能與能效

然而，隨著多芯片設(shè)計(jì)成為行業(yè)新標(biāo)桿，新的挑戰(zhàn)也隨之出現(xiàn)。為滿足人工智能、高性能計(jì)算（HPC）等應(yīng)用需求，現(xiàn)代系統(tǒng)在單個(gè)封裝內(nèi)集成的芯粒數(shù)量大幅增加，這帶來(lái)了更高要求的工作負(fù)載，每一顆芯粒的設(shè)計(jì)都在不斷突破帶寬、時(shí)延與能效的極限。這類應(yīng)用對(duì)芯粒間互連鏈路提出了嚴(yán)苛要求，需要鏈路能夠以極低時(shí)延、穩(wěn)定的性能傳輸海量數(shù)據(jù)。

針對(duì)日益復(fù)雜的芯粒封裝需求，UCIe 3.0通過(guò)實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率、增強(qiáng)鏈路可靠性、打造更智能的系統(tǒng)協(xié)同能力，助力解決上述技術(shù)痛點(diǎn)。

UCIe 3.0如何賦能下一代芯粒架構(gòu)

數(shù)據(jù)速率翻倍

UCIe 3.0最顯著的升級(jí)在于傳輸速率的躍升，相較上一代產(chǎn)品，其數(shù)據(jù)速率從32GT/s提升至64GT/s，實(shí)現(xiàn)翻倍，讓芯粒間的帶寬得到大幅提升。這一更高的傳輸速率落地量產(chǎn)至關(guān)重要，能滿足人工智能、高性能計(jì)算以及多核處理器架構(gòu)的需求。在這些場(chǎng)景中，海量數(shù)據(jù)需要在多個(gè)芯片間無(wú)縫傳輸。此外，此次速率提升無(wú)需對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)進(jìn)行全面重構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)性能升級(jí)，讓現(xiàn)有用戶能夠更便捷地完成版本迭代。

運(yùn)行時(shí)重新校準(zhǔn)，提升鏈路靈活性

隨著數(shù)據(jù)速率加快，信號(hào)完整性的維持難度也大幅增加。為解決這一問(wèn)題，UCIe 3.0新增了運(yùn)行時(shí)重新校準(zhǔn)機(jī)制，該機(jī)制可讓鏈路在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)適配環(huán)境變化。這一特性大幅減少了防護(hù)帶寬的使用需求，確保鏈路在峰值性能下仍能實(shí)現(xiàn)可靠通信，使工程師能夠在不擴(kuò)大設(shè)計(jì)裕量的前提下，在速率翻倍的基礎(chǔ)上維持信號(hào)完整性。

拓展邊帶信號(hào)傳輸距離

為支持更復(fù)雜、更靈活的封裝布局，UCIe 3.0將邊帶信號(hào)的傳輸距離拓展至100毫米。這一改進(jìn)讓設(shè)計(jì)人員能夠連接封裝內(nèi)部物理間距較遠(yuǎn)的芯粒，大幅提升了芯片布局的優(yōu)化靈活性，同時(shí)也為復(fù)雜多芯片布局中先進(jìn)封裝技術(shù)的應(yīng)用提供了支撐。

固件提前下載與確定性消息傳輸

UCIe 3.0還新增了固件提前下載和確定性邊帶消息傳輸兩大特性。固件提前下載通過(guò)在流程中更早啟動(dòng)固件傳輸，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)過(guò)程的縮短；確定性邊帶消息傳輸則通過(guò)精準(zhǔn)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)或傳遞控制指令，保障通信的可靠性與及時(shí)性，提升系統(tǒng)響應(yīng)速度。這兩項(xiàng)功能共同助力系統(tǒng)效率與反應(yīng)速度的優(yōu)化。

UCIe 3.0的落地實(shí)施與芯粒間通信的未來(lái)發(fā)展

要落地應(yīng)用UCIe 3.0，需整合一套完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）、驗(yàn)證及設(shè)計(jì)工具體系，確保該規(guī)范的各項(xiàng)功能完全落地。完成整合后，系統(tǒng)將能跨芯片與系統(tǒng)邊界實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。借助可支持PCIe、CXL及定制化流接口等多種上層協(xié)議的靈活控制器IP，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可根據(jù)自身工作負(fù)載與系統(tǒng)需求，定制專屬的互連策略。

驗(yàn)證IP解決方案可對(duì)UCIe 3.0從固件提前加載到邊帶信號(hào)優(yōu)先級(jí)排序的所有新特性行為進(jìn)行建模，助力工程師在流片前完成系統(tǒng)級(jí)交互驗(yàn)證。將該方案與三維集成電路設(shè)計(jì)工具結(jié)合使用，用戶能夠打造更精簡(jiǎn)、高效的布局與傳輸路徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜量產(chǎn)流程的精細(xì)化管理。

隨著芯粒技術(shù)持續(xù)升級(jí)，為各類新興創(chuàng)新應(yīng)用提供支撐，UCIe標(biāo)準(zhǔn)也必將同步演進(jìn)，進(jìn)而打造出更高效、更具可擴(kuò)展性的系統(tǒng)，為半導(dǎo)體行業(yè)的下一波技術(shù)突破注入核心動(dòng)力。