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AMD放大招:Versal RF接入UCIe,FPGA要变了?

作者:电子创新网编辑部

过去几年,FPGA和SoC的发展路线其实很清晰:集成更多功能,塞进一颗芯片。

CPU、GPU、AI Engine、DSP、高速SerDes、DDR控制器,甚至RF数据转换器,都在不断往SoC里面堆。芯片厂商拼的是集成度,工程师拼的是怎么把这些资源用好。

但到了Chiplet时代,事情开始有点不一样了。

AMD最近宣布,为部分Versal RF系列自适应SoC加入原生 UCIe 1.1 连接能力,允许Versal RF直接与封装内的专用Chiplet通信。

表面上看,这是给Versal RF增加了一套高速接口。但如果把这件事放到整个半导体产业里看,它的意义其实更大:AMD正在尝试把Versal从“一颗芯片”,变成一个可以继续向外扩展的异构计算平台。

这可能是这次升级真正值得关注的地方。

芯片越来越复杂,“全都自己做”开始变得不划算

先看看现在的芯片到底有多复杂。

以射频、通信和AI应用为例,一套完整系统可能同时需要RF前端、高速ADC/DAC、DSP、AI推理、CPU控制、网络接口、安全处理,甚至还要接入定制ASIC。如果按照传统SoC思路,最直接的办法就是:全部集成。

这条路当然可以走,而且过去几十年基本就是这么走的。问题是,集成到一定程度之后,成本和开发周期都会迅速上升。更麻烦的是,不同应用需要的东西并不一样。做通信基站,可能特别看重RF和DSP;做雷达,更看重高速数据转换和实时信号处理;做边缘AI,又可能需要更多AI算力;做航空航天,则可能对功耗、尺寸和可靠性有非常苛刻的要求。

如果每个市场都重新设计一颗“大而全”的SoC,芯片公司自己也会吃不消。所以Chiplet开始变得有吸引力。

简单理解就是:不要试图把所有功能都做进一颗芯片,而是把不同功能拆开,需要什么就组合什么。

听起来很简单,但真正做起来,最关键的问题只有一个——这些Chiplet怎么高速、低延迟地连接起来?

这正是UCIe要解决的问题。

UCIe真正重要的,不只是“快”

AMD此次为Versal RF引入UCIe 1.1,支持最多4个UCIe-SP标准封装接口和2个UCIe-AP先进封装接口,AMD给出的定位是实现数Tbps级的封装内聚合带宽

这个数字当然很吸引眼球,但如果只盯着“Tbps”,其实容易把重点看偏。UCIe真正有意思的地方,是它试图把Chiplet之间的通信标准化。

过去,不同芯片之间主要靠PCB上的高速接口连接,现在则可以进一步把连接关系搬到封装里面。于是系统结构开始发生变化:以前是“芯片—PCB—芯片”,现在越来越可能变成“Chiplet—封装—Chiplet”。

这不是简单换了一个连接位置。连接从板级走向封装内部之后,距离更短、带宽更高,也有机会降低延迟、功耗和系统复杂度。更关键的是,Chiplet不一定非得来自同一家厂商。

理论上,第三方厂商可以提供RF前端、AI加速器、安全引擎或者其他专用处理模块,然后通过标准化UCIe接口接入系统。这就让芯片产业开始出现一种类似“模块化”的趋势。以前做SoC,更像是在造一辆完整的汽车,以后可能更像是在搭积木。

Versal RF的角色,也正在发生变化

这也是AMD这次动作比较值得玩味的地方。

Versal RF本身已经不是传统意义上的FPGA。它把高分辨率RF数据转换器、DSP IP、AI Engine和可编程逻辑放在了一颗器件里,并提供最高80 TOPS的异构DSP计算能力。

这种架构本身就是AMD Adaptive Computing路线的典型代表。但如果没有UCIe,Versal RF的边界基本还是由芯片本身决定的。你能用多少DSP、多少AI Engine、多少FPGA逻辑,基本都是芯片出厂时确定的。

加入UCIe之后,边界被打开了。比如某个应用需要更强的AI推理能力,可以考虑增加AI Chiplet;某个系统需要特殊RF前端,可以接入第三方RF Chiplet;如果需要专用安全处理,也可以加入安全相关的Chiplet。

Versal RF不再只是“内部集成了很多东西”,而是开始具备“向外组合更多东西”的能力。

这个变化其实很重要,因为这意味着FPGA/自适应SoC的价值不再只体现在内部可编程资源上,而开始延伸到整个封装级异构计算系统

对FPGA工程师来说,未来可能要换一个思路

这件事情对普通FPGA工程师有什么关系?

短期看,可能没那么直接。毕竟UCIe是芯片和封装层面的技术,和我们日常写RTL、做Vivado工程、跑时序分析,看起来隔得挺远。

但长期来看,影响可能不小。过去做一个FPGA系统,工程师习惯考虑的是:

FPGA里面放什么?

DDR怎么接?

PCIe怎么做?

SerDes怎么跑?

AI Engine和PL怎么协同?

高速ADC/DAC怎么连接?

以后可能还要多考虑一个问题:哪些功能应该放在FPGA/SoC内部,哪些功能值得拆成Chiplet?

这个问题会慢慢从芯片架构师一路传导到系统设计人员,甚至未来FPGA工程师面对的开发对象,可能不再是一颗孤立的FPGA。而是一个由:FPGA逻辑 + AI Engine + DSP + RF + CPU + Chiplet共同构成的异构系统。

从这个角度看,UCIe并不是一个离工程师很远的“封装技术”,它实际上可能会改变下一代FPGA系统的设计边界。

真正的挑战,其实才刚开始

当然,Chiplet并不是把几个芯片放进一个封装这么简单,真正落地之后,会冒出来一大堆工程问题。

比如Chiplet之间的协议兼容、封装设计、热管理、电源完整性、信号完整性,以及不同供应商Chiplet之间的软件和验证问题。

尤其是当Chiplet来自不同厂商时,事情会比“自己设计一颗SoC”复杂不少。

谁来保证兼容性?

谁负责验证?

出现问题以后到底是Chiplet的问题,还是UCIe链路的问题?

这些都不是一个接口标准能够完全解决的。所以UCIe真正成熟以后,受影响的可能不只是芯片设计。EDA、封装、IP、测试、验证,甚至软件生态都会跟着变化。这也是为什么最近几年Chiplet越来越受到关注。它其实不是单独的一项芯片技术,而是一条新的产业链组织方式。

AMD为什么选择从Versal RF切入?

还有一个值得注意的细节。AMD并不是一上来就把UCIe全面铺到所有产品,而是选择从Versal RF这样的产品切入。

这其实挺合理。RF、通信、雷达、边缘AI这些应用,本身就存在大量高度定制化需求,同一套基础计算平台,不同客户可能需要完全不同的RF前端、AI能力或者专用处理模块。这恰好就是Chiplet最擅长的场景。AMD可以把Versal RF作为一个“基础底座”,然后让不同客户围绕它扩展自己的功能。

于是产品形态可能逐渐从:一颗Versal RF SoC变成:Versal RF + RF Chiplet + AI Chiplet + ASIC Chiplet + UCIe

从商业角度看,这种模式也比每个客户都做一颗定制SoC更灵活。而从AMD的角度来说,Versal平台的生命周期和生态价值也有机会进一步扩大。

2027年量产,时间点也值得看

按照AMD目前公布的信息,支持UCIe的量产Chiplet预计将在2027年第四季度与部分Versal RF系列器件配套推出。

距离真正大规模应用还有一段时间,所以现在谈“Chiplet彻底改变FPGA”显然还早。但方向已经越来越清楚了。

过去半导体行业一直在追求更高集成度:把更多晶体管塞进一颗芯片。

现在另一条路线正在快速形成:把不同芯片拆开,再通过先进封装重新组合起来。

两条路线并不是谁取代谁,未来更可能是并存。

而AMD把UCIe放进Versal RF,本质上就是在尝试把FPGA、AI Engine、RF、DSP以及第三方专用Chiplet连接成一个更大的异构计算体系。所以,如果只把这件事理解成“AMD给Versal RF增加了UCIe接口”,其实有点低估了它。

真正的变化是:FPGA/自适应SoC正在从一颗“功能越来越全的芯片”,逐渐变成一个可以不断扩展的计算底座。

这一步如果走通,未来我们讨论FPGA的时候,可能就不能只看LE、DSP、BRAM和TOPS了。封装里能接什么Chiplet,可能同样重要。而这,或许才是UCIe真正值得FPGA产业关注的原因。

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