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神盾董事长罗森洲:Chiplet/IP拥抱AI转型

人工智慧(AI)为高科技产业发展带来许多典范转移,从最上游的IC设计到终端应用都围绕着AI发展,因此已经成熟的技术与产品也在人工智慧的发展下逐渐失去光彩,智慧手机时代凭藉触控技术取得成功的神盾,在行动装置步入成熟阶段营运遭遇逆风,因此勇敢转型追寻AI落地商机。

在IC设计发展到3.0的阶段,神盾热烈拥抱小晶片(Chiplet)概念,透过先进封装CoWoS、高速介面UCIe等高阶技术,搭配Arm最新的架构运算子系统(Compute Subsystems, CSS)V3打造AI时代的边缘运算解决方案,透过IP设计服务(Design Service)与晶片解决方案,全面转型、布局AI伺服器商机。

後摩尔时代Chiplet为解答

半导体技术发展至後摩尔(More than Moore)时代,神盾董事长罗森洲表示,AI对於高效能运算的需求持续推进半导体技术的发展,先进制程由5奈米(nm)发展到3奈米电晶体的数量只能成长1.7倍左右,3奈米到2奈米与更先进的制程,电晶体数量的成长仅1.1倍,在无法单凭制程改善就能提升效能的情况下,小晶片透过封装技术将不同的电路堆叠在一起,已经成为摩尔定律的解方。

Chiplet主要是将大晶片化整为零,单颗晶片本质上是IP硬体化,透过UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)连接及先进封装技术CoWoS将多颗硬体化的IP混合搭配「乐高式」堆叠组件於单一基板上。Chiplet技术制造良率相对高,可合并不同制程节点制造的各种小晶片提升晶片性能及其制造良率,亦有降低设计的复杂度和设计成本的优势,并在不同的项目中重复使用,延续摩尔定律。

在晶片的整体效能(Performance Power Area, PPA)可以维持摩尔定律的要求,主要的技术改进是透过功率Power、面积Area而来,能源效率的提升与单位面积可以搭载的电晶体数量呈正比。Chiplet的架构由於是采用异质整合,每个单元裸晶(Die)使用最有利的制程,透过CoWoS与UCIe将晶片「组合」起来,晶片的内部沟通变得更为重要。

神盾董事长罗森洲表示,神盾的AI伺服器解决方案,属於边缘推论的伺服器,主打非大模型资料训练的工作,可减轻业者电力负担。

全面布局AI应用需求

根据产业研究资料指出,2023年Arm伺服器晶片市占率约7~10%,到2028年时将一举提升至25~27%,罗森洲指出,神盾的AI伺服器解决方案,相对大型的模型训练伺服器,属於边缘推论的伺服器,就算同样放在资料中心,未来功能上也会有所区分,因为AI运算耗费大量电力,Arm架构就是以省电为诉求,主打非大模型资料训练的工作,可以减轻业者的电力负担。

神盾日前透过旗下安国以不超过4,000万美元取得Arm新推出的架构授权,透过与Arm的合作,导入最新的Arm CSS V3架构,罗森洲直言,站在巨人肩膀上,看得更远,走得更快。後续将和Arm启动深度合作。神盾将自家UCIe IP导入架构中,预计该架构将於2025年底完成投片(Tape out),於2027年量产,神盾将是业界第一批提供最新世代Arm based AI伺服器CPU晶片的厂商,锁定2027年Arm伺服器的换机潮,成长空间非常巨大。

神盾的AI HPC应用将推出Egis MT100超级晶片,架构於第三代Arm Neoverse V系列,提供CPU、AI加速器公版,降低各家业者采用门槛。另外,Mobius 100将於2025年底投片,采用台积电4奈米制程,为世界首款以CSS V3打造之CPU,UCIe传输速度高达20Gbps;下一代产品采用3奈米制程打造,传输速度再提升六成。

神盾在2024年初并购乾瞻科技,该公司掌握下世代的高速介面IP UCIe,也专注於开发类比高速传输IP,如LPDDR5x/DDR5、PCIeGen6/7、CXL等。另外,安国则并购星河,主要瞄准先进制程与先进封装(CoWoS)设计与投片服务,UCIe IP加上CoWoS,让神盾抢下Arm AI伺服器晶片的发展有利滩头堡。

集团化布局IC设计产业链

罗森洲强调,未来AI带动IC设计与半导体产业的三大市场成长动能,一是多晶粒架构透过UCIe连接裸晶与裸晶(Die to Die)或晶片与晶片(Chip to Chip)、二是先进封装技术CoWoS,三则是AI伺服器市场需求。神盾的UCIe 5奈米IP为市面上唯一具有客户量产经验的UCIe IP,且3奈米也已经过矽验证,预计客户将於2026年量产,更已规划下一代2奈米UCIe IP设计;而安国先进制程及先进封装设计能力已获得台积电肯定,目前已有不少客户积极洽谈中。

最後再结合AI伺服器晶片的产品规划,神盾集团将抢占新一代Arm based AI伺服器CPU晶片的市场先发位置。罗森洲直言,神盾也规划集结自家类比IP的优势开发可复用I/O晶片,大幅节省开发时间,Arm CSS V3架构宣称是可量产方案,神盾积极在传输介面与记忆体I/O的部分积极投入,可以优化Arm架构的整体效能,进一步加速CSP厂商产品进入市场的时间,并降低开发成本。

针对神盾的长期布局策略,罗森洲解释,透过家族成员的分工,神盾与安国为旗下产品公司扮演军火库的角色。迅杰发展PC/NB,钰宝针对传输与家电领域,芯鼎专注车用。各家族成员发挥自身优势,使得集团在IC设计领域从上游延伸到下游。未来,随着AI产品的逐渐落地,神盾集团的布局综效也将持续显现。

Chiplet架构与CoWoS封装示意图

发现趋势 无畏转型

整体而言,罗森洲进一步阐释,未来神盾将转型为纯IP公司,并在2025年以IP+Design Service(ASIC设计/CoWoS)为营运主力。2026~2027年,将进一步采用IP+Design Service(ASIC设计/CoWoS)+I/O Chip+CPU Chip四路并进的策略。神盾预计在2027年量产最新一代基於Arm架构的AI伺服器CPU晶片,届时各产品将相互拉抬,提供客户一站式服务。而根据产业研究机构统计,Arm架构伺服器应用市场,包括资料中心、云端运算(Cloud Copmuting)、高效能运算(HPC)、网路代管、企业IT、电信、零售等应用,预计在2027年,前三大的应用产业规模就约75亿美元左右,2028年将成长至90亿美元,产业规模与成长潜力都非常巨大。

因应客户需求,罗森洲说,未来的ASIC接案模式,可以由神盾或安国承接,至於晶片方面,会以神盾的品牌来销售。集团将一个公司做的事情研发水平化,各自负责发展,预计成长脚步会更为迅速。当业界的晶片发展到先进制程,需求的IP就会愈多,像是高速传输介面技术门槛越来越高,可以切入的厂商也越来越少,而神盾集团拥有本身的IP,在提供设计服务时,更具竞争优势。

AI为神盾带来挑战也带来前所未有的机会,罗森洲强调,大规模转型对公司一定会带来阵痛,但是当公司生存遭遇挑战,勇敢地迈出坚定地步伐更为重要,就像当年神盾决心投入触控技术,也是抱着要做到业界第一,并争取到Apple的订单一样,公司转型要跟着时代走,集团也持续进化中,希望抓住快速成长的伺服器市场商机。

李 季庭

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