本发明涉及集成电路技术和计算机系统结构领域，尤其涉及芯粒集成和晶圆级计算系统的。
背景技术：
1、现有技术主要采用传统的片上系统（soc）设计方法，通过单一芯片集成所有必要的计算和存储资源。然而，随着技术的发展和应用需求的增加，soc面临着集成度、功耗和性能的瓶颈。chiplet技术扩展了soc设计方法的性能和集成度，chiplet技术依托先进的封装技术将有效的芯片面积扩大到了光罩极限之上，但是日益增长的算力需求和技术条件限制面前，芯片设计仍然需求进一步扩大芯片的有效面积。
2、在当今世界，拥有大型模型的人工智能（ai）技术在推动科学进步方面发挥着越来越重要的作用，并逐渐成为人类探索世界的基本工具。例如，alphafold2可以高置信度预测98.5%的人类蛋白质序列，而传统方法只能覆盖17%；alphatensor发现了快速矩阵乘法算法，并首次超越了50年前发现的经典算法；dgmr在89%的提前两小时高分辨率天气预报案例中击败了竞争方法；dm21在量子层面描述物质的表现优于传统函数。作为openai开发的人工智能语言模型，chatgpt自发布以来在自然语言处理（nlp）领域获得了极大的欢迎和认可。
3、虽然大型人工智能模型为科研、生产和日常生活带来了诸多益处，但同时也对硬件计算能力提出了巨大的要求。近年来，随着transformer模型的出现，大型模型对计算能力的需求出现了爆炸式增长，两年内增长了1000倍。相比之下，用于训练大型模型的硬件计算能力的增长率在两年内仅翻了一番。因此，大型模型所需的计算能力与目前芯片所能提供的计算能力之间存在巨大差距，这是限制人工智能发展的关键因素。
4、芯片的计算能力可以用芯片集成的晶体管总数来表征，它是晶体管密度与面积的乘积。晶体管密度主要由芯片工艺的先进性决定，而芯片面积则主要受到最大网罩尺寸的限制。遗憾的是，这两种途径目前都遇到了继续发展的重大障碍。
5、首先，由于摩尔定律和dennard缩放的放缓或终止，提高晶体管密度变得越来越困难，这已成为3纳米后的一个重要问题。其次，芯片面积通常受网罩尺寸的限制，要在保持最新芯片工艺和保持良率的同时扩大网罩尺寸具有挑战性。
6、近年来，先进封装技术逐渐成熟，也被越来越多地用于实现集成多种功能的更大芯片。在集成更多的芯粒的同时，还能提供具有芯片级密度和带宽。这为继续提高计算能力指明了一条新的道路，同时又能充分利用当前的制造工艺而不产生重大影响，并出现了一种令人兴奋的全新晶圆级计算范例。
7、晶圆级计算系统通过利用先进的封装或现场拼接技术将多个芯片/芯粒紧密集成，从而将芯片面积扩展到晶圆级大小，与普通芯片相比，晶圆级计算可提供更多数量级的计算能力和芯片到芯片的带宽密度，同时利用当前的制造工艺而不需要大幅改动。
8、目前国外已经出现了一些典型的晶圆级计算系统，它们在总体架构、微结构、片上网络和存储设计上都各自独特的考虑和设计，封装方式也不相同，这是由于这些晶圆级系统有不同的具体应用场景以及不同的工艺约束。这些系统存在各种问题，比如面向特定计算领域因而通用性不足、网络容错设计不充分、晶圆级封装技术匮乏、供电散热存在工程挑战等等。
9、这其中最主要的一个问题就是通用性不足。
10、晶圆级计算系统通过先进的封装技术将芯片面积扩大到晶圆级范围，为了实现整个系统的功能和协同工作，就必须高效实现其中最重要的两个组成部分：功能芯粒和互连网络。通常实现芯粒间大规模互连网络的主要方法是为功能芯粒设计路由节点，并且搭配互连网络实现芯粒间通信。在现代芯片设计流程中，高性能功能芯粒、路由节点以及互连网络，这几个部分的任何一项的设计工作量都很巨大，成本也很高昂。
11、但是现有的晶圆系统都是为特定应用场景进行的专门设计，其上的功能芯粒、互连结构、晶圆级网络甚至供电、散热等基础设施对于每一个晶圆级计算系统都是不同的。甚至为了同一类应用场景设计的不同的晶圆级系统，其上的基础设施都无法再利用，这大大增加了晶圆级系统的设计成本，延长了设计周期，增加了设计风险，最终会影响晶圆级系统的使用和推广。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提出一种基于多层晶圆的晶圆级系统实现方法，包括：基于晶圆级系统的目标功能，将该晶圆级系统划分为多个业务层，该业务层包括功能层、互连层和支持层；以功能芯粒搭建功能模组，并以该功能模组构成功能晶圆，作为该功能层；以路由芯粒和/或互连芯粒和/或互连线搭建互连模组，并以该互连模组构成互连晶圆，作为该互连层；以包括供电装置、i/o端口、时钟装置、散热装置、支撑结构中的一种或多种，构成该支持层；将该功能层、该互连层和至少一个该支持层集成为该晶圆级系统。
2、优选的，该功能晶圆为同构芯粒构成的未切割晶圆，或异构芯粒构成的重构晶圆。
3、优选的，该功能模组包括计算模组、深度学习模组、i/o功能模组以及电源管理模组.
4、优选的，集成为该晶圆级系统的过程包括：分别构成该功能晶圆和该互连晶圆，再将该功能晶圆与该互连晶圆整体封装；或先构成该互连晶圆，在该互连晶圆上封装该功能模组以重构该功能晶圆。
5、本发明还提出一种晶圆级系统，采用如前所述的基于多层晶圆的晶圆级系统实现方法进行集成，该晶圆级系统包括：功能层，包括以功能芯粒搭建的功能模组所构成的功能晶圆；互联层，包括以路由芯粒和/或互连芯粒和/或互连线搭建的互连模组所构成互连晶圆；支持层，包括供电装置、i/o端口、时钟装置、散热装置、支撑结构中的一种或多种；将该功能层、该互连层和至少一个该支持层集成为该晶圆级系统。
6、优选的，该功能晶圆为同构芯粒构成的未切割晶圆，或异构芯粒构成的重构晶圆。
7、优选的，该功能模组包括计算模组、深度学习模组、i/o功能模组以及电源管理模组.
8、优选的，分别构成该功能晶圆和该互连晶圆，再将该功能晶圆与该互连晶圆整体封装，以集成为该晶圆级系统；或先构成该互连晶圆，在该互连晶圆上封装该功能模组以重构该功能晶圆，以集成为该晶圆级系统。
9、本发明的基于多层晶圆的晶圆级系统实现方法，是针对现有技术的通用性不足的问题，整个晶圆级计算系统使用层次化设计，将主体部分分成了功能晶圆和互连晶圆以实现通用性，通过替换功能晶圆支持不同的应用场景，可以尽量复用设计资源，有效的提升系统的通用性和灵活性，由于设计资源的复用可以降低系统的实现成本，同时也可以提高良率，缩短上市周期。
1.一种基于多层晶圆的晶圆级系统实现方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的晶圆级系统实现方法，其特征在于，该功能晶圆为同构芯粒构成的未切割晶圆，或异构芯粒构成的重构晶圆。
3.如权利要求1所述的晶圆级系统实现方法，其特征在于，该功能模组包括计算模组、深度学习模组、i/o功能模组以及电源管理模组。
4.如权利要求1所述的晶圆级系统实现方法，其特征在于，集成为该晶圆级系统的过程包括：分别构成该功能晶圆和该互连晶圆，再将该功能晶圆与该互连晶圆整体封装。
5.如权利要求1所述的晶圆级系统实现方法，其特征在于，集成为该晶圆级系统的过程包括：先构成该互连晶圆，在该互连晶圆上封装该功能模组以重构该功能晶圆。
6.一种晶圆级系统，采用如权利要求1-5任一项所述的基于多层晶圆的晶圆级系统实现方法进行集成，其特征在于，该晶圆级系统包括：
7.如权利要求6所述的晶圆级系统，其特征在于，该功能晶圆为同构芯粒构成的未切割晶圆，或异构芯粒构成的重构晶圆。
8.如权利要求6所述的晶圆级系统，其特征在于，该功能模组包括计算模组、深度学习模组、i/o功能模组以及电源管理模组。
9.如权利要求6所述的晶圆级系统，其特征在于，分别构成该功能晶圆和该互连晶圆，再将该功能晶圆与该互连晶圆整体封装，以集成为该晶圆级系统。
10.如权利要求6所述的晶圆级系统，其特征在于，先构成该互连晶圆，在该互连晶圆上封装该功能模组以重构该功能晶圆，以集成为该晶圆级系统。
