芯?；ヂ?lián)接口規(guī)范 第3部分：數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)要求 編制說明

《芯?；ヂ?lián)接口規(guī)范第3部分：數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)要求》（征求意見稿）編制說明1、任務(wù)來源《芯?；ヂ?lián)接口規(guī)范》由全國集成電路標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC59歸口，主管部門為工業(yè)和信息化部（電子），主要承辦單位為中關(guān)村高性能芯片互聯(lián)技術(shù)聯(lián)盟。2024年2月4日，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會印發(fā)《2024年全國標(biāo)準(zhǔn)化工作要點》，將“芯?；ヂ?lián)接口”列為集成電路領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)鏈重點項目之一?！缎玖；ヂ?lián)接口規(guī)范》計劃分為5個部分：——第1部分：總則；——第2部分：協(xié)議層技術(shù)要求；——第3部分：數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)要求；——第4部分：基于2D封裝的物理層技術(shù)要求；——第5部分：基于2.5D封裝的物理層技術(shù)要求。本規(guī)范為《芯粒互聯(lián)接口規(guī)范第3部分：數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)要求》，項目計劃于2024年6月28日下達(dá)，項目編號：20242062-T-339，項目周期為12個月。2、制定背景大數(shù)據(jù)、云計算和AI的高速發(fā)展，對大算力芯片在速率、密度、時延、功耗、成本等方面提出了更高要求。然而，隨著摩爾定律放緩，單芯片算力的提升逼近極限，芯片良率隨著芯片面積變大而急劇降低，先進(jìn)工藝成本越來越高。芯粒（Chiplet）技術(shù)為高性能芯片和高算力網(wǎng)絡(luò)提供了新的技術(shù)路徑，它通過高帶寬互聯(lián)接口和先進(jìn)封裝，將多個裸芯片或集成的裸芯片集成為一個更大的芯片或系統(tǒng)，兼具高性能和低成本優(yōu)勢，是后摩爾時代支撐計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。中國大陸在封裝領(lǐng)域有良好基礎(chǔ)，Chiplet技術(shù)突破將帶動體系創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合，是我國集成電路產(chǎn)業(yè)崛起的重要突破點。為了實現(xiàn)封裝內(nèi)不同供應(yīng)商、不同功能、不同工藝節(jié)點的芯粒間高速互聯(lián)互通，需要制定統(tǒng)一的“芯?；ヂ?lián)接口規(guī)范”，用于Chiplet產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠商進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)。本標(biāo)準(zhǔn)項目由中關(guān)村高性能芯片互聯(lián)技術(shù)聯(lián)盟（HiPi）牽頭，聚合產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)的技術(shù)積累和實踐經(jīng)驗，制定滿足行業(yè)需求、有競爭力的Chiplet互聯(lián)接口標(biāo)準(zhǔn)，支持我國Chiplet技術(shù)產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化，牽引構(gòu)建Chiplet全要素產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，打造自主可控的芯粒產(chǎn)業(yè)生態(tài)。3、工作過程（1）標(biāo)準(zhǔn)立項HiPi聯(lián)盟于2023年5月19日發(fā)布了《芯粒互聯(lián)接口規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（T/HiPi001-2023）,基于該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容形成本項國家標(biāo)準(zhǔn)的草案，向全國半導(dǎo)體器件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（TC78）提出標(biāo)準(zhǔn)立項申請。先后于2024年4月3日和2024年5月15日完成工信部電子司評審答辯和國標(biāo)委評審答辯，于2024年6月28日正式納入推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)制定計劃項目，項目編號：20242062-T-339。（2）標(biāo)準(zhǔn)編制項目立項后，牽頭單位組織成立標(biāo)準(zhǔn)工作組，來自集成電路設(shè)計、制造、封測、系統(tǒng)廠商及頭部科研院所和高校共25位技術(shù)專家參與。工作組于2024年8月6日召開第一次會議，制定標(biāo)準(zhǔn)編制的具體實施計劃和任務(wù)分工，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)草案的進(jìn)一步完善和優(yōu)化工作。2024年9月~10月，工作組對標(biāo)準(zhǔn)草案內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)評審，工作組成員提出標(biāo)準(zhǔn)修改建2024年11月8日，于黃山市，工作組組織第三次會議，就收集的68條修改建議，進(jìn)行逐項討論和確認(rèn)，就意見處理達(dá)成共識。針對“第3部分：數(shù)據(jù)鏈路層”重點討論了Flit數(shù)據(jù)格式、錯誤檢測和糾錯機(jī)制和低功耗管理機(jī)制等相關(guān)技術(shù)問題。隨后，工作組結(jié)合收集的所有意見進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)文本修改，最終形成征求意見稿，提交標(biāo)委會評審和公示。（3）征求意見在標(biāo)準(zhǔn)編制期間，工作組同步積極開展行業(yè)重點單位和專家的意見征集。2024年8月期間，結(jié)合HiPi聯(lián)盟《芯?；ヂ?lián)接口規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的實施實踐，面向國內(nèi)IP企業(yè)征集技術(shù)意見和建議，收到安謀科技（中國）有限公司、北京芯力，合見工軟、芯動科技、武漢芯動等單位的積極反饋。2024年8月30日，于北京亦莊，工作組組織第二次會議，與IP企業(yè)就相關(guān)意見和建議進(jìn)行了詳細(xì)交流和討論。在2024年11月8日，黃山會議期間，工作組也邀請了來自中電科58所，湖北江城實驗室、中科院微電子所、華為技術(shù)有限公司、浙江大學(xué)、北京郵電大學(xué)、中國移動、中興微、合見工軟等單位的9位資深技術(shù)專家參與評審和討論。對于“第3部分：數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)要求”，專家主要意見包括：1）缺少ARQFlit的格式定義，需要補(bǔ)充；2）在錯誤檢測和糾錯部分，建議在附錄或編制說明中說明原始誤碼率的制定過程以及使用場景的匹配關(guān)系；3）CRC檢測算法的多項式，提供擾碼初始種子的建議值；4）數(shù)據(jù)通道描述前后有歧義，建議統(tǒng)一公示化描述，或舉例說明；5）多個表格中的TBD，增補(bǔ)具體數(shù)值。4、標(biāo)準(zhǔn)編制的主要成員單位及其所做的工作本標(biāo)準(zhǔn)的主要承辦單位為中關(guān)村高性能芯片互聯(lián)技術(shù)聯(lián)盟，主要參與單位包括：深圳市海思半導(dǎo)體有限公司、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、清華大學(xué)、北方集成電路技術(shù)創(chuàng)新中心（北京）有限公司、盛合晶微半導(dǎo)體（江陰）有限公司、北京大學(xué)、福建省電子信息集團(tuán)、深圳市中興微電子技術(shù)有限公司、北京芯力技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司、中國移動通信有限公司研究院，參編單位共同負(fù)責(zé)本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的編制。1、編制原則在《芯粒互聯(lián)接口第3部分：數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，主要遵循原則：（1）科學(xué)性,標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容基于實際和應(yīng)用的成果，確保技術(shù)指標(biāo)的合理性和先進(jìn)性；（2）實用性，標(biāo)準(zhǔn)滿足集成電路發(fā)展的需求，立足國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈實際條件，具有可操作性和可實施性，便于企業(yè)的生產(chǎn)和跨產(chǎn)品互聯(lián)互通3）協(xié)調(diào)性，與現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，避免重復(fù)和矛盾4）前瞻性，充分考慮集成電路行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢，為未來的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展預(yù)留空間。對于標(biāo)準(zhǔn)編制的結(jié)構(gòu)要求、編排順序、層次劃分、表述規(guī)則和格式遵循GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》中相應(yīng)條款要求。2、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層主要為通信雙方提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，本規(guī)范定義了芯粒間數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤檢測和糾錯機(jī)制，鏈路狀態(tài)和低功耗切換管理，以及傳輸報文的格式。協(xié)議層的數(shù)據(jù)報文Packet在數(shù)據(jù)鏈路層被切分后以Flit為最小單位進(jìn)行傳輸，在第6.1章節(jié)，對Flit是數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了詳細(xì)定義，包括數(shù)據(jù)Flit、及NULLFlit、LPWFlit、和控制Flit等功能性Flit的格式。在第6.2章節(jié)，提出“CRC校驗+重傳”及“FEC糾錯”兩種錯誤檢測和糾錯機(jī)制，確保芯粒間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。其中FEC糾錯采用ECC編解碼對錯誤進(jìn)行直接糾錯，未采用RS碼的原因是XXXX。為了便于標(biāo)準(zhǔn)實施者參考，規(guī)范中給出與編碼方式對應(yīng)的錯誤檢測和糾錯方式建重傳為可配置功能，XXX解釋為什么可配置？與前面的誤碼率對應(yīng)關(guān)系？不重傳如何處理誤碼錯誤？理誤碼錯誤？為了降低不同業(yè)務(wù)流量場景下的功耗，本規(guī)范支持低功耗處理機(jī)制，包括：帶寬切換，關(guān)閉未使用的物理層通道；或在業(yè)務(wù)空閑時，進(jìn)入低功耗模式。在第6.8.1章節(jié)，為了適應(yīng)不同業(yè)務(wù)場景需求，定義了U1（空閑）和U2（掛起）兩種可選低功耗狀態(tài)。U1狀態(tài)適合短期業(yè)務(wù)空閑場景，支持快速進(jìn)入和退出，引入更低的處理延遲來降低空閑狀態(tài)下的接口功耗；U2狀態(tài)適合長時間業(yè)務(wù)空閑場景，停止數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，相比U1可降低更多功耗，但低功耗狀態(tài)進(jìn)入和退出延遲更大。在第6.8.2章節(jié)，定義了基于帶寬切換的低功耗模式，可根據(jù)場景需求選擇全（帶寬）模式、半（帶寬）模式和四分之一（帶寬）模式，規(guī)范中對帶寬切換流程進(jìn)行了詳細(xì)定義。在第8章，定義了數(shù)據(jù)鏈路層和協(xié)議層之間的數(shù)據(jù)接口PAIF（ProtocolAdapterInterface）,包括了發(fā)送數(shù)據(jù)接口、接收數(shù)據(jù)接口、控制接口和配置接口的數(shù)據(jù)格式。本標(biāo)準(zhǔn)對封裝內(nèi)高性能芯粒互聯(lián)接口進(jìn)行定義，以支持不同供應(yīng)商（設(shè)計公司，F(xiàn)oundry，封測公司不同功能，不同工藝節(jié)點的芯粒實現(xiàn)高效互連互通。標(biāo)準(zhǔn)充分考慮國內(nèi)產(chǎn)業(yè)需求、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，支持中國主流先進(jìn)封裝類型和未來能力發(fā)展，兼顧性能及成本最優(yōu)。架構(gòu)和產(chǎn)品策略，建立中國Chiplet產(chǎn)業(yè)生態(tài)，支撐高性能計算和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，打造中國數(shù)字新底座。2025-22022年3月，Intel攜手10家行業(yè)巨頭成立UCIe聯(lián)盟，發(fā)布Chiplet互聯(lián)接口協(xié)議，持續(xù)構(gòu)建其X86生態(tài)。UCIe協(xié)議重點支持基于硅基中介層的2.5D封裝。相比UCIe標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)支持更多種類的2.5D封裝和主流總線協(xié)議生態(tài)，可更好的兼顧成本、性能和國內(nèi)產(chǎn)業(yè)工程能力。在性能方面，HiPi標(biāo)準(zhǔn)合理定義互聯(lián)邊長密度、能效、時延等核心競爭力指標(biāo)范圍，指標(biāo)上限與UCIe持平或略好，可牽引產(chǎn)業(yè)界及生態(tài)創(chuàng)新及演進(jìn)；下限值可滿足國內(nèi)主流應(yīng)用場景需求，且生態(tài)內(nèi)核心成員能力可達(dá)成。五、以國際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國際國外本標(biāo)準(zhǔn)沒有引用國際標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的法律、法規(guī)及國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突，不涉及知識產(chǎn)權(quán)糾紛。本標(biāo)準(zhǔn)草案以高性能芯片互聯(lián)技術(shù)聯(lián)盟已發(fā)布的《芯粒互聯(lián)接口規(guī)范》為基礎(chǔ)，在本領(lǐng)域核心單位中達(dá)成了技術(shù)共識，在國標(biāo)立項后，工作組進(jìn)一步根據(jù)編制原則進(jìn)行