UCIe 3.0新增了哪些功能

從單片式系統(tǒng)級芯片（SoC）向多芯片設計的轉型，正迅速成為現(xiàn)代芯片的主流設計范式。隨著制程節(jié)點的復雜度與成本持續(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、可擴展性、能效及產品上市周期上實現(xiàn)多重優(yōu)勢。但這一設計模式也帶來了高速、高可靠芯片間通信的技術挑戰(zhàn)。

通用芯粒互連高速接口（UCIe）標準為此提供了解決方案，其通過定義統(tǒng)一接口，實現(xiàn)不同廠商、不同制程工藝的芯粒間無縫協(xié)同工作。

芯片間通信復雜度攀升，成為UCIe技術發(fā)展的核心動因

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

• 管理傳輸協(xié)議（MTP）：實現(xiàn)系統(tǒng)級封裝（SiP）內部各管理單元間的通信；

• UCIe調試與測試架構（UDA）：專為芯粒級和封裝級的測試與調試設計；

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

• 標準封裝支持x8（降級為x4）引腳模塊能力：相較于僅支持x16和x64物理層接口的1.1版本實現(xiàn)升級；

• UCIe 3D封裝技術：支持芯粒的垂直堆疊，同時提升性能與能效

然而，隨著多芯片設計成為行業(yè)新標桿，新的挑戰(zhàn)也隨之出現(xiàn)。為滿足人工智能、高性能計算（HPC）等應用需求，現(xiàn)代系統(tǒng)在單個封裝內集成的芯粒數(shù)量大幅增加，這帶來了更高要求的工作負載，每一顆芯粒的設計都在不斷突破帶寬、時延與能效的極限。這類應用對芯粒間互連鏈路提出了嚴苛要求，需要鏈路能夠以極低時延、穩(wěn)定的性能傳輸海量數(shù)據(jù)。

針對日益復雜的芯粒封裝需求，UCIe 3.0通過實現(xiàn)更高傳輸速率、增強鏈路可靠性、打造更智能的系統(tǒng)協(xié)同能力，助力解決上述技術痛點。

UCIe 3.0如何賦能下一代芯粒架構

數(shù)據(jù)速率翻倍

UCIe 3.0最顯著的升級在于傳輸速率的躍升，相較上一代產品，其數(shù)據(jù)速率從32GT/s提升至64GT/s，實現(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至關重要，能滿足人工智能、高性能計算以及多核處理器架構的需求。在這些場景中，海量數(shù)據(jù)需要在多個芯片間無縫傳輸。此外，此次速率提升無需對現(xiàn)有設計進行全面重構即可實現(xiàn)性能升級，讓現(xiàn)有用戶能夠更便捷地完成版本迭代。

運行時重新校準，提升鏈路靈活性

隨著數(shù)據(jù)速率加快，信號完整性的維持難度也大幅增加。為解決這一問題，UCIe 3.0新增了運行時重新校準機制，該機制可讓鏈路在系統(tǒng)運行過程中，自動適配環(huán)境變化。這一特性大幅減少了防護帶寬的使用需求，確保鏈路在峰值性能下仍能實現(xiàn)可靠通信，使工程師能夠在不擴大設計裕量的前提下，在速率翻倍的基礎上維持信號完整性。

拓展邊帶信號傳輸距離

為支持更復雜、更靈活的封裝布局，UCIe 3.0將邊帶信號的傳輸距離拓展至100毫米。這一改進讓設計人員能夠連接封裝內部物理間距較遠的芯粒，大幅提升了芯片布局的優(yōu)化靈活性，同時也為復雜多芯片布局中先進封裝技術的應用提供了支撐。

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。固件提前下載通過在流程中更早啟動固件傳輸，實現(xiàn)了啟動過程的縮短；確定性邊帶消息傳輸則通過精準發(fā)送數(shù)據(jù)信號或傳遞控制指令，保障通信的可靠性與及時性，提升系統(tǒng)響應速度。這兩項功能共同助力系統(tǒng)效率與反應速度的優(yōu)化。

UCIe 3.0的落地實施與芯粒間通信的未來發(fā)展

要落地應用UCIe 3.0，需整合一套完整的知識產權（IP）、驗證及設計工具體系，確保該規(guī)范的各項功能完全落地。完成整合后，系統(tǒng)將能跨芯片與系統(tǒng)邊界實現(xiàn)無縫連接。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，設計團隊可根據(jù)自身工作負載與系統(tǒng)需求，定制專屬的互連策略。

驗證IP解決方案可對UCIe 3.0從固件提前加載到邊帶信號優(yōu)先級排序的所有新特性行為進行建模，助力工程師在流片前完成系統(tǒng)級交互驗證。將該方案與三維集成電路設計工具結合使用，用戶能夠打造更精簡、高效的布局與傳輸路徑，實現(xiàn)對復雜量產流程的精細化管理。

隨著芯粒技術持續(xù)升級，為各類新興創(chuàng)新應用提供支撐，UCIe標準也必將同步演進，進而打造出更高效、更具可擴展性的系統(tǒng)，為半導體行業(yè)的下一波技術突破注入核心動力。