UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)

개요

UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)는 다양한 칩렛(Chiplet)을 하나의 패키지 내에서 통합하기 위한 범용 인터페이스 표준으로, 고성능·저전력·확장성을 동시에 충족시키는 차세대 반도체 아키텍처의 핵심 기술이다. CPU, GPU, AI 가속기, 메모리 등 다양한 기능을 분리된 다이(die)로 구성하여 하나의 시스템처럼 동작하게 만드는 이기종 집적(Heterogeneous Integration)의 미래를 견인하고 있다.

---

1. 개념 및 정의

UCIe는 칩렛 간 고속 연결을 위한 물리적·전기적·프로토콜 표준을 통합한 개방형 인터페이스 규격이다.

• Chiplet: SoC(System on Chip)에서 분리된 독립적인 반도체 다이 구성 요소
• UCIe 목적: 칩렛 간 상호 운용성 확보, 설계 유연성 및 생산 비용 절감
• 발표 시점: 2022년, 인텔·TSMC·삼성·AMD·퀄컴 등 주도

---

2. 구성 및 기술 요소

구성 요소	설명	역할
물리 인터페이스	die-to-die 연결을 위한 고속 I/O	2.5D/3D 패키징 지원, PHY 레벨 정의
프로토콜 레이어	칩렛 간 데이터 전송을 위한 논리 계층	PCIe, CXL 등과 호환 가능한 설계 가능
표준화 스택	물리+링크+전송+소프트웨어 정의	전체 인터페이스 일관성 유지
테스트 및 검증 프레임워크	칩렛 간 호환성 및 신뢰성 확보	상호 인증 가능 환경 제공

UCIe는 단순 인터페이스가 아닌, 칩렛 생태계의 플랫폼 역할을 한다.

---

3. 왜 중요한가?

이유	설명
반도체 설계 유연성 확보	칩 기능별 최적화 가능 → 빠른 제품화 및 재사용성 강화
제조 비용 절감	대형 SoC 대비 수율 향상, 다양한 노드 조합 가능
성능·전력 최적화	칩렛 간 초고속 통신 + 전력 효율 증가
이기종 통합	CPU+GPU+AI+Memory 등 조합 자유
공급망 다양성 확보	칩렛 단위로 공급사 다변화 가능

UCIe는 패키지 수준의 모듈화 혁신을 이끈다.

---

4. 주요 적용 분야 및 사례

분야	적용 사례	특징
AI/ML 가속기	AI 칩에서 NPU·메모리 칩렛 분리 구성	AI 추론 전용 패브릭 적용 가능
서버 CPU	고성능 CPU 칩렛과 I/O 칩렛 분리	AMD EPYC Genoa, 인텔 Meteor Lake
모바일 SoC	저전력 디바이스용 이기종 칩 통합	전력 효율 중심 구조 설계
패키징 솔루션	2.5D/3D 패키지와의 조합	CoWoS, Foveros, EMIB 기술 기반 확장

---

5. 생태계 및 산업 동향

• UCIe 컨소시엄: Intel, AMD, ARM, TSMC, Samsung, Google, Meta 등 120개 이상 기업 참여
• UCIe 1.1 규격 발표(2023): 데이터 전송 속도 향상(32GT/s), 레이턴시 최적화
• IP 생태계 확장 중: UCIe 기반 PHY, 컨트롤러 IP 제공 업체 다수 등장
• EDA 도구 연계 강화: Synopsys, Cadence 등과의 통합 설계 지원 강화

UCIe는 칩 산업의 오픈 인터페이스 생태계 전환을 주도하고 있다.

---

6. 도입 시 고려사항

• 칩렛 설계 표준화: 내부 통신 구조와 핀 배치 호환성 확보 필요
• 패키징 기술 연계: CoWoS, Foveros 등 고집적 패키징 기술과 함께 고려
• IP 및 툴 체인 호환성: UCIe 지원 CAD/EDA 환경과의 연동 필요
• 테스트 인프라 확보: 칩렛 간 검증 및 모듈 테스트 체계 설계

UCIe는 설계–제조–패키징을 아우르는 시스템 수준의 통합 전략이 요구된다.

---

7. 결론

UCIe는 칩렛 기반 반도체 설계를 위한 범용 인터페이스로, 반도체 산업의 모듈화·표준화·개방성을 실현하는 차세대 아키텍처의 중심축이다. 복잡한 반도체 설계를 유연하게 구성하고, 여러 기업의 IP를 조합할 수 있는 생태계를 만들어가며, 미래 반도체 혁신의 패러다임을 제시하고 있다. 패키지 중심의 설계 혁신은 이제 시작이다.