深度揭秘Marvell的两个创新技术---FLC和MoChi模块化芯片技术

作者:张国斌

自从在环球资源举办的IIC-China 2015 CEO峰会上Marvell总裁联合创始人Weili Dai女士介绍了Marvell公司的两大创新---终级高速缓存(FLC)技术和MoChi模块化芯片技术之后,这两个技术成为中国IC设计界热议的对象,很多朋友希望了解这两个技术的细节,这两个技术为什么可以大幅度降低芯片功耗提升芯片性能?这里结合Weili Dai女士的演讲PPT和我搞到的一些背景资料做一些分析。

技术发明人

一、技术发明人周秀文其人

周秀文

周秀文(Sehat Sutardja)博士,Marvell的联合创始人之一,1961年出生在印尼雅加达,13岁就获得了无线电维修资质,号称印尼神童,19岁赴美并获得了爱荷华州立大学电气工程理学学士学位,后来在加州伯克利大学获得电子工程硕士学位和计算机科学博士学位,周秀文拥有260多项电子设计专利,他的突破性设计和指导性远见已经对半导体行业产生变革性影响,这次Marvell的两个创新--终级高速缓存(FLC)技术和MoChi模块化芯片技术都是出自这个技术牛人。

这两个技术推动了处理器架构的变革,被誉为说是过去40多年来半导体行业里程碑式的技术创新革命。

二、终级高速缓存(FLC)技术

据介绍,终极缓存技术FLC旨在实质性地减少系统中所需DRAM主内存的数量,转而用小型高速DRAM缓存和固态硬盘存储器层取而代之。FLC可以将系统中所需的主内存减少至原来的1/10,从而实现更低成本、更低功耗和更高性能的产品。这实际上是一种虚拟化的内存方法;

因为大多数的进程都处于闲置状态——0%,总的说来,这些闲置进程占用了大量昂贵的 DRAM。所以可以仅将活动的进程缓存在少量 DRAM中,而将未活动的进程留在较便宜的内存中。

这是FLC技术的介绍

FLC技术

介绍

存储架构

新应用

3D Flash

此FLC存储架构将推动许多DRAM的新应用出现,并推动主流内存采用3D Flash。如一个智能手表的应用案例,如下图:

应用案例

对产业的意义更大

产业

FLC终极缓存技术就不仅适用于小尺寸的移动手机、智能手表等领域,同时也适用于PC、笔记本到云计算并大幅度降低数据中心的功耗

小尺寸

数据中心

三、MoChi模块化芯片技术

随着工艺技术的发展,集成电路的掩膜成本急剧上升,如到2018年,设计一款新芯片需要的掩模组件成本将达1000万美元, 有人甚至认为这一数字还会更高。

Mochi就是要以一种的新内连技术(Mochi)实现SoC的功能,降低研发与生产成本,并且可以加快上市时间。MoChi互连芯片是基于运行速度高达8Gbps甚至更快的ARM AXI链路,它可以保持很低的芯片到芯片时延。MoChi链路可以将多个芯片以菊花链的形式连在一起,并且可以实现紧凑型串行/解串器(micro-serdes)和低电压差分信号。

差分信号

这个MoChi方案核心应该就是利用一个高速低延迟的in-house SerDes接口快速的把现有的die根据需求用TSV技术封装在一起。

这是智能手机和笔记本电脑的设计实例

智能手机

在智能手机中,MoChi链路可以用于连接带无线功能的移动应用处理器和其他外设

(上图),就像它们今天用PCIE达到的效果一样。

PCIE

这样的SOC应该是类似一种2.5D架构的芯片,这位3D芯片技术的发展做了很好的探索。

Mochi是要满足用户对于灵活性及时上市、高扩展性的平台的要求,比如要设计智能手机,采用FLC+ MoChi模块化的方式,终端厂商就可以建立一个高灵活性平台,覆盖从旗舰型到低成本大众型手机的设计,软件可以复用,这样一来,就大大加快了产品上市时间,降低了研发成本、提升了效率。这就是如何利用MoCh这种类似乐高模式开发一个解决方案的例子。

据悉,这两个技术都已经通过验证,并计划在今年年底实现商业化,在明年第一季度投入量产。Marvell会将这两个技术授权给其他芯片公司,这也是造福业界的好事。

据Marvell内部人员透露,验证芯片的性能确实大大提升,功耗也降低很多,期待这两个技术早日商用,给芯片设计带来新的变革,给产品带来新的创新。

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