UCIe 2.0：在灵活与复杂之间权衡的芯粒互连标准

芝能智芯出品

随着先进封装推动芯粒化设计成为主流，UCIe（通用芯粒互连）标准的重要性日益凸显。

UCIe 2.0的推出带来了诸多扩展功能，支持未来更具开放性和互操作性的生态系统，但同时也因“过于复杂”而引发争议。大量新增功能并非强制，而是面向具有多芯片协作需求的开放式系统而设计，用户可按需采纳。

这一设计哲学在支持定制化封装方案的同时，也对芯片设计公司、IP供应商以及生态系统构建者提出更高要求。

Part 1

可选性背后的真实意图：

不是复杂，而是开放的预留

UCIe 2.0一经发布，便引起芯片设计与封装领域的热议。“繁重”“臃肿”等标签频频出现，其核心原因源于对新版本所引入功能数量的误解。

UCIe作为标准协议，并不要求所有实现者全面采用全部功能，尤其UCIe 2.0中的大多数新特性都被归为“可选项”。这意味着，开发者可根据封装架构、系统类型以及互连需求，自由裁剪功能组合，实现从最小互连单元到高复杂度模块化系统的灵活搭配。

市场上大多数基于芯粒的先进封装项目，目前仍集中于大型IDM或拥有完整设计能力的Fabless企业。

这些企业通常以解构式SoC为基础，将逻辑核心、缓存、I/O或其他功能模块拆解为多个裸芯片，通过先进封装集成在一起，用以突破单片SoC在工艺、功耗或光罩尺寸方面的限制。

在这种场景下，所有芯粒均由同一团队设计，互操作性不成问题，额外的管理与配置功能并无必要。

而UCIe 2.0针对的，是尚未完全形成但极具潜力的开放芯粒市场。

在这种设想中，芯片开发者不再需要从零构建整个系统，而是可在开放生态中采购功能芯粒，就像今日的软件开发者采购IP核一样。

这一前景诱人，却也困难重重。因为在开放生态中，芯粒之间需要标准化的协议来协调启动、配置、错误处理等系统管理事务，而非仅仅依赖单一的数据通路。

UCIe 2.0所引入的管理架构正是面向这一愿景设计的，管理功能不仅包含通信链路训练、芯粒配置、遥测、故障转储等能力，还进一步定义了边带信道与主数据通道上的管理命令路径。

实现者可以根据系统需求，选择仅启用启动初始化，或进一步扩展到电源管理、热控制、调试等功能。对于仅依赖内部设计芯粒的封装项目而言，大可无视这些机制。

这种“管理即可选”的哲学还体现在接口和寄存器架构设计上。例如，UCIe使用功能结构定义芯粒内的寄存器映射、供应商ID与设备ID等信息，仅在系统需要识别多个来自不同厂商的芯粒时才启用。而这些寄存器读取操作涉及的延迟极低，不影响系统效率。

在实现方面，UCIe管理功能构建在高层通信协议之上，而非PHY物理层，便于通过固件和软件灵活适配。最低层的实现甚至支持“盲启动”——即无需处理器介入，即可完成基础互连配置，保障系统初始连接。

标准本身在“强制”与“可选”的边界上保持了足够克制。例如，虽然规范中规定了通道顺序翻转机制，用于在不同布局中实现灵活布线，但若设计者已确定所有芯粒仅在一个方向连接，完全可以跳过相关电路的实现。标准规定的是行为而非电路结构，避免干涉不同公司的实现自由。

Part 2

从封闭走向开放：

从芯片定制到芯粒生态的转变

在当前阶段，芯粒化设计多为垂直整合的成果，缺乏跨公司芯粒互操作的市场驱动。

即便是目前最广泛应用的HBM高带宽内存，也通常通过堆叠方式与主逻辑芯片集成，而非作为真正意义上的独立芯粒通过UCIe互连。但若将目光投向未来，一个类似IP市场的芯粒交易生态或将逐步浮现。

在此情境下，不同厂商需在封装内实现芯粒即插即用。这对协议的灵活性与标准化深度都提出挑战。UCIe 2.0对这一前景进行了超前布局，不是试图强制当前设计者接受复杂机制，而是在为有志于开放生态的玩家提供工具包。

从芯粒供应商角度，UCIe的多样性是一柄双刃剑。

◎ 一方面，它可支持AI、汽车、HPC、航天等广泛场景，

◎ 另一方面，也让IP供应商难以一次性支持所有风格。

例如，有厂商希望采用适配EMIB或CoWoS的版本，带宽需求也从标准的64发送 64接收通道减半不等。这要求芯粒设计在支持度和功耗之间找到平衡。在目前的封闭项目中，许多企业不愿在封装中引入不必要的逻辑模块，以节省面积与功耗。他们更看重最小互连机制，而非复杂的管理与配置系统。

而对更具开放愿景的企业，UCIe 2.0的管理框架、边带通道、性能遥测等机制，则成为未来系统的基础能力。

标准的另一个亮点在于实现简便性。相比软件IP模块仍需大量胶水逻辑拼接才能集成到SoC，芯粒在UCIe协议规范下实现硬件级接口标准化，只需物理插接、配置识别即可协作，极大降低了多厂商合作门槛。这是从IP生态向芯粒生态演进的一大台阶。

标准本身未限制实现方式。在设计中避免定义电路细节，只关注行为规范。这样的设定保留了厂商创新空间，也提升了协议的可接受度。正如多个厂商所强调的，UCIe的目标并非规范实现路径，而是提供通用语言。

在“发现”功能方面，标准面临术语延伸的问题。从PCIe中沿用的“发现”一词常引发误解，其功能本意是实现封装中芯粒自动识别，而非简单的存在验证。

相关机制包含识别配置、寄存器读取、连接确认等步骤，未来若与自动化工具链和调试平台结合，将成为开放芯粒市场不可或缺的能力。

小结

UCIe 2.0展现的是对未来芯粒生态的远见布局，而非对当前封装方案的一刀切干预。标准在灵活性、可组合性与高性能目标之间找到了新的平衡点，保留了多种实现路径，为不同成熟度的企业提供选择空间。

对初入芯粒化设计的开发者来说，UCIe仍可作为轻量互连协议使用；对致力于构建芯粒平台的企业而言，管理功能与互操作机制则成为架构基石。当芯粒市场逐步走向开放与互联，UCIe的选项机制或许正是决定生态能否繁荣的关键因素。标准的价值，在于适配演进的节奏，而非预设终点。

       原文标题 : UCIe 2.0：在灵活与复杂之间权衡的芯粒互连标准