A study on inter-chiplet interfaces in system-on-chip, focusing on the advanced interface bus (AIB)

Abstract

For decades, monolithic integration has been the default design approach in the semiconductor industry. With the always-growing market demand for even more powerful and energy-sustainable devices, node size reduction has been the default approach used for delivering improvements in chip performance, power and area. However, due to physical constraints, transistor-shrinking demonstrated to reach its plateau and it is no more economically beneficial or even viable. Day after day, chip makers are increasingly moving in the direction of heterogeneous design and integration, where multiple smaller dies with different node sizes can be interconnected and assembled in a single package. Nevertheless, the so-called "chiplet" integration lacks a standard interconnection interface, without which the whole purpose and effort of building large systems out of smaller compounds can be frustrated. This work aims at providing a review of the current chiplet scenario and also examine a case study where two cores are interconnected using the Advanced Interconnect Bus protocol.

A integração monolítica foi a abordagem de design padrão na indústria de semicondutores. Com a demanda de mercado sempre crescente por dispositivos mais poderosos e sustentáveis, a redução do tamanho do transistor deixou de ser uma solução viável por limitações elétricas. Dia após dia, os fabricantes de chips estão cada vez mais se movendo na direção do design e integração heterogêneos, onde vários chips menores com diferentes tecnologias podem ser interconectados em um mesmo encapsulamento. No entanto, a chamada integração "chiplet" carece de uma interface de interconexão padrão, sem a qual todo o esforço pela promoção da integração heterogênea pode terminar frustrado. Este trabalho visa fornecer uma revisão do cenário atual do universo chiplet e também examinar um estudo de caso onde dois núcleos são interconectados usando o protocolo Advanced Interconnect Bus.