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多芯片互联与分布式计算架构.docx
资料介绍
多芯片互联与分布式计算架构
一、引言
当单颗SoC的算力无法满足L4级自动驾驶的需求时，多芯片互联成为必然选择。多颗SoC通过高速互联组成分布式的计算集群，协同完成全车的感知、决策和规划任务。多芯片架构的设计核心在于芯片间的互联带宽和延迟——互联带宽决定了数据在芯片间传输的吞吐量，互联延迟决定了芯片间协同的实时性。分布式计算架构将计算任务分解分配到多颗芯片上并行执行，在理想情况下可以实现与芯片数量成比例的性能提升。
二、多芯片互联的拓扑结构
星形拓扑。 一颗主SoC作为中央节点，多颗从SoC通过点对点链路连接到主SoC。星形拓扑的优点是控制简单——主SoC统一管理和调度所有计算任务。缺点是主SoC成为通信瓶颈——所有芯片间的数据交换都需要经过主SoC转发。
环形拓扑。 多颗芯片首尾相连形成环状，每颗芯片只与相邻的两颗芯片直接通信。环形拓扑的结构简单、布线方便，但非相邻芯片之间的通信需要通过中间芯片转发，经过的跳数越多延迟越大。
全互联拓扑。 每颗芯片都与其他所有芯片建立直连通道——芯片间的通信延迟最小，但互联通道数量和引脚数量随芯片数量的平方增长。
混合拓扑。 实际量产的多芯片方案通常采用混合拓扑。L4级系统典型的互联方案是多颗主SoC之间采用全互联或高带宽的Mesh拓扑，每颗主SoC下属的从SoC或加速器则通过星形拓扑连接。
三、芯片间互联技术
PCIe互联。 PCIe是当前车载多芯片互联中最成熟的标准。PCIe 4.0单通道的理论带宽约2GB/s,16通道配置提供约32GB/s的双向总带宽。PCIe 5.0的带宽在4.0的基础上翻倍，已经在部分高端车载方案中开始使用。
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