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DARPA电子复兴计划的新目标

2019-07-22
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来源:本文由公众号半导体行业观察(ID:icbank)翻译自「fuse.wikichip」,谢谢。


本周早些时候,DARPA主办了第二届年度电子复兴计划(ERI)峰会。ERI峰会上发布的一个有趣的公告是,英特尔与两家初创公司建立了新的合作伙伴关系,通过定制的高性能芯片扩展英特尔FPGA的功能。这包括非常高带宽的光子收发器以及高端RF功能。


简史:DARPA种子项目


要想了解他们如何走到今天,必须追根溯源到差不多十年前。在峰会上,GlobalFoundries首席执行官Thomas Caulfield博士就公司的差异化战略以及它们如何与DARPA的使命保持一致发表了主题演讲。“他们(DARPA)了解未来的需求。他们制定了宏伟的目标。因此,如果当今世界的通信速度是Gb,他们就会说我们想要Tb,而且他们将会根据务实的时间表来资助这个计划。”Caulfield说,“所以这不仅是为国家安全服务的跳板,也是创造技术商业化的跳板。


GF首席执行官Thomas Caulfield博士发表主题演讲


一个这样的例子是“光子学优化嵌入式微处理器(POEM)”项目。POEM是DARPA的一个早期项目“超性能纳米光子学内部通信(UNIC)”的继承者。在某种程度上,POEM成功地实现了DARPA的长期目标,即将光子学集成到一个微处理器中,用于芯片内和芯片间的光子通信。


在POEM项目中,一组研究人员设计并开发了第一个使用光通信的微处理器芯片。最终得到的芯片拥有超过7000万个晶体管,其中包含了850个光子元件。该芯片集成了基于Rocket的双核RISC-V微处理器,以及1MB的SRAM。该芯片有两组光学收发器,一组用于CPU,另一组用于存储器。在每一组中有两个接收器组和两个发射器组,分别有11个接收器和11个发射器。研究人员在未经改进的45nm CMOS SOI工艺上成功演示了正确的操作。


POEM芯片的许多研究人员后来成立了一家名为Ayar Labs的初创公司。



Caulfield解释说,POEM计划使GlobalFoundries优化了名为45RFSOI的工艺。Caulfield说:“RFSOI有助于5G毫米波的部署,这个工艺中的硅光子学部分是为高速数据中心连接而设计的。2017年,GlobalFoundries宣布与Ayar Labs合作,旨在利用这一工艺加速CMOS光学I/O技术的商业化。



对于技术、DARPA的“CHIPS”项目,以及英特尔Chiplet生态系统工作的验证。


目前,一个完全不同的项目正在运作中,称为“通用异构集成和IP重用策略(CHIPS)”项目。CHIPS是电子复兴计划(ERI)的一部分。CHIPS的愿景非常不同寻常——创建由独立模块化的、可重用的IP块组成的全行业生态系统,可以使用现有的和新兴的集成技术将这些IP块组装到系统中。换言之,这是一个行业驱动的、兼容的chiplet生态系统,设计师可以根据许多不同供应商的特定需求混合和匹配所需的chiplet,从而形成更多的定制解决方案,同时减少工程资源并加快产品上市时间。


领导CHIPS项目的Andreas Olofsson在峰会上介绍了该项目的最新进展。详细的摘要将在以后的文章中发布。作为CHIPS项目的一部分,英特尔一直使用他们的FPGA平台作为对chiplet概念和chiplet生态系统进行商业试验的一种方式。去年,英特尔发布了高级接口总线(AIB)互连,作为chiplet架构的免版税互连标准。在峰会上,英特尔以及CHIPS项目的首席研究员,高级首席工程师Sergey Shumarayev介绍了他们在项目中的工作进展。


英特尔高级首席工程师Sergey Shumarayev


英特尔最后的一款单片FPGA是Arria 10。2016年,随着Stratix 10系列的推出,他们转向了基于chiplet的解决方案。Stratix 10可以通过AIB接口集成许多不同的 chiplet。chiplet通过公司的EMIB解决方案集成到封装中。第一代Stratix 10 FPGA仅集成了收发器芯片。 到2017年,他们开始整合HBM以及来自不同代工厂的不同工艺点的收发器。今年早些时候,英特尔推出了基于10nm节点的Agilex FPGA系列,这个系列将很快开始引领客户。 Agilex使用与Stratix 10相同的AIB接口,允许现有的chiplet与新的FPGA系列无缝协作。



Shumarayev表示,英特尔一直在内部尝试更多chiplet和其他独特功能,但他们也希望通过外部解决方案来拓宽选择。“如果我们能够利用这种新的商用chiplet功能,并为这个项目开发出新的杀手级应用,那么我们认为,在器件的一侧获得高端RF功能,它可以由FPGA处理,并在另一边利用光学发送,这将是一件非常棒的事情。我们能否在非常短的时间内实现低NRE?

 

为此,Shumarayev宣布了两个新的合作伙伴:Jariet Technologies和Ayar Labs。Jariet设计了一种新的高端direct-RF chiplet。Ayar Labs将提供TeraPHY chiplet。



TeraPHY Chiplet


英特尔和Ayar Labs将在下个月的Hot Chips 31大会上进行联合展示。Ayar Labs在峰会上发表了一张海报,我们得到了机会与他们交谈。TeraPHY chiplet通过一个很可能使用EMIB的宽AIB接口与FPGA连接,就像其他chiplet一样。chiplet组尺寸仅为48.73mm²,包含三个400Gb接收器和五个400Gb发射器。发射器包括每光纤16个25Gb波长,总共2 Tbps,数据流量约为1Tbps/mm²,能耗为0.83 pJ/bit。接收器流量约为0.5 Tbps/mm²,能耗为2.5 pJ/bit。



更多信息将在下个月的Hot Chips 31上公布。


**点击文末阅读原文,可阅读英文原文。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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