GB/T 46280.2-2025 芯粒互联接口规范 第2部分：协议层技术要求

　　ICS 31.200 CCS L 55

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 46280.2—2025

　　芯粒互联接口规范

　　第 2 部分:协议层技术要求

　　Specification forchipletinterconnection interface—

　　Part2:Protocollayertechnicalrequirements

　　2025-08-19发布 2026-03-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 46280.2—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 1

　　5 协议层功能要求 2

　　6 对接总线协议的通用传输要求 2

　　6. 1 通则 2

　　6. 2 Packet通用格式 3

　　7 对接 AXI总线协议的传输要求 4

　　7. 1 通则 4

　　7. 2 AXI业务通道映射 4

　　7. 3 AXI业务通道的 Packet拼接规则 6

　　8 对接 HAI协议的传输要求 8

　　9 对接自定义协议的传输要求 9

　　10 不同协议之间的配置 9

　　Ⅰ

　　GB/T 46280.2—2025

　　Ⅲ

　　前

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则

　　

　　言

　　第 1 部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规

　　定起草 。

　　本文件是 GB/T 46280《芯粒互联接口规范》的第 2部分 。GB/T 46280已经发布了以下部分 :

　　— 第 1部分 :总则 ;

　　— 第 2部分 :协议层技术要求 ;

　　— 第 3部分 :数据链路层技术要求 ;

　　— 第 4部分 :基于 2D封装的物理层技术要求 ;

　　— 第 5部分 :基于 2. 5D封装的物理层技术要求 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出 。

　　本文件由全国集成电路标准化技术委员会(SAC/TC599)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中关村高性能芯片互联技术联盟 、中国电子技术标准化研究院 、深圳市海思半导体有限公司 、清华大学 、盛合晶微半导体(江阴)有限公司 、深圳市中兴微电子技术有限公司 、北京大学 、中国移动通信有限公司研究院 、福建省电子信息(集团) 有限责任公司 、北京芯力技术创新中心有限公司 、中科芯集成电路有限公司 、上海交通大学 、中茵微电子(南京)有限公司 。

　　本文件主要起草人 :吴华强 、蔡静 、杨蕾 、张玉芹 、崔东 、李翔宇 、刘泽伟 、雷光 、范腾 、李男 、王大鹏 、李洋 、王海健 、刘昊文 、李铭轩 、王玮 、叶乐 、贾天宇 、李欣喜 、章莱 、金鹏 、魏敬和 、华松逸 、贺光辉 、蒋剑飞 、袁春 、朱红卫 、许弘文 、高强 。

　　GB/T 46280.2—2025

　　引 言

　　芯粒(chiplet)技术是通过高带宽互联接口和先进封装 ,将多个裸芯片或集成的裸芯片集成为一个更大的芯片或系统 ,兼具高性能和低成本优势 。在后摩尔时代 ,芯粒技术是支撑高性能计算产业发展的关键技术之一 。

　　GB/T 46280《芯粒互联接口规范》旨在对芯粒间点对点互联的数据传输处理机制进行统一 ,用于不同供应商(设计单位 、制造单位 、封测单位) 、不同功能 、不同工艺节点的芯粒实现高效互联互通 。

　　GB/T 46280《芯粒互联接口规范》规定了芯粒间互联的分层架构 , 以及各层的功能要求和层间接 口要求 ,拟由五个部分构成 。

　　— 第 1部分 :总则 。 目的在于界定芯粒互联接口的术语和定义 、缩略语 ,规定芯粒互联接 口 的分层架构以及各层的基本功能 ,并确立互联场景和封装类型 。

　　— 第 2部分 :协议层技术要求 。 目的在于规定芯粒互联接 口 的协议层技术要求 、通用 SoC 总线协议 、高带宽存储协议及自定义协议的报文格式适配方式 。

　　— 第 3部分 :数据链路层技术要求 。 目的在于规定芯粒互联接口的数据链路层技术要求 。

　　— 第 4部分 :基于 2D封装的物理层技术要求 。 目的在于规定芯粒互联接口的基于 2D封装的物理层技术要求 。

　　— 第 5部分 :基于 2. 5D封装的物理层技术要求 。 目 的在于规定芯粒互联接 口 的基于 2. 5D 封装的物理层技术要求 。

　　Ⅳ

　　GB/T 46280.2—2025

　　芯粒互联接口规范

　　第 2 部分:协议层技术要求

　　1 范围

　　本文件规定了芯粒 互 联 接 口 的 协 议 层 功 能 要 求 , 对 接 总 线 协 议 的 通 用 传 输 要 求 , 并 规 定 了 对 接AXI总线协议 、对接 HAI协议 、对接自定义协议的传输要求及不同协议之间的配置 。

　　本文件适用于芯粒互联接口的设计 、制造和应用 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 46280. 1 芯粒互联接口规范 第 1部分 :总则

　　GB/T 46280. 3 芯粒互联接口规范 第 3部分 :数据链路层技术要求

　　3 术语和定义

　　GB/T 46280. 1 界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　AXI:高级可扩展接 口 (Advanced Extensible Interface)

　　CCIX:加速器缓存一致性互连(Cache CoherentInterconnectfor Accelerators)

　　CHI:一致性互连中枢接 口 (Coherent Hub Interface)

　　CN:业务通道号(ChannelNumber)

　　CPIF:芯粒物理层接口(ChipletPHY Interface)

　　CRC:循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check)

　　CXL: 计算高速互连(Compute Express Link)

　　ECC:错误纠正码(Error Correction Code)

　　FEC:前向纠错(Forward Error Correction)

　　Flit:数据块 (Flow control unit)

　　HAI:高带宽内存访问接口(High bandwidth memory Access Interface)

　　PAIF:协议适配接 口 (ProtocolAdapter Interface)

　　PCIe:外围组件快速互连(PeripheralComponentInterconnectExpress)

　　SoC:片上系统(System on Chip)

　　VC:虚拟通道(VirtualChannel)

　　1

　　GB/T 46280.2—2025

　　5 协议层功能要求

　　协议层与承载的特定业务类型相关 ,支持以下业务协议 :

　　—AXI4. 0/3. 0 总线协议 ;

　　— 自定义协议 : 由用户 自定义协议 ,该协议通过 GB/T 46280. 3 规定的数据链路层对业务数据进行透传 。

　　对于不同的上层业务数据 ,协议层通过规定不同的适配处理机制进行承载 ,如图 1所示 。

　　协议层包括总线适配单元和 HAI/自定义处理单元 。

　　总线适配单元主要实现以下功能 :

　　— 定义特定格式 ,对不同总线协议数据进行打包 ;

　　— 多协议总线传输仲裁 ;

　　— 数据缓存 。

　　总线协议数据通过总线适配单元进行数据切分 ,切分后通过 PAIF传输到数据链路层 。

　　HAI/自定义数据通过 HAI/自定义处理单元处理后直接透传到 CPIF。

　　图 1 协议层对不同业务的承载

　　6 对接总线协议的通用传输要求

　　6. 1 通则

　　支持对接总线协议 ,协议层通过总线适配单元把总线业务数据封装到 Packet中进行传输 。本文件规定了对接总线协议传输的 Packet数据格式 。为了保证双方正常通信 ,通信双方应使用一致的总线协

　　2

　　GB/T 46280.2—2025

　　议 。协议层 Packet传输至数据链路层后 , 由数据链路层将 Packet封装为 Flit进行传输 。 SoC 总线传输格式如图 2所示 。

　　图 2 SoC总线传输格式

　　本文件采用固定格式的 Packet承载 SoC总线的数据 ,每个 Packet的位宽 P_Len与具体的 SoC总线类型相关 。协议层与数据链路层之间 Packet位宽为 N ×P_Len,其中 N>0,具体值需根据物理层带宽和不 同 的 协 议 总 线 确 定 。 Packet数 据 长 度 与 Flit的 Payload 长 度 不 一 致 时 , 数 据 链 路 层 将 多 个Packet进行组合或对单个 Packet进行切分 , 以适配 FlitPayload长度 。

　　6.2 Packet通用格式

　　每种 SoC总线分别定义了各自的业务通道 , 每个业务通道的位宽是固定的 ,本文件中使用 VC来标识不同的总线业务通道 ,每个 VC通过 CN 进行区分 ,如图 3 所示 ,每种 CN 固定对应一种业务数据宽度 。可针对每种 SoC总线 ,分别定义各业务通道对应的 CN。

　　图 3 VC格式

　　为了提升数据传输的效率 ,需要对 SoC总线各个业务通道的数据进行拼接后再通过数据链路层进行传输 。Packet数据的拼接应符合以下拼接规则 。

　　a) 规则一 :业务通道号与数据长度固定映射 。各业务通道的通道号一旦确定 ,其对应的业务通道数据长度则固定 , 即业务通道号和业务通道数据长度有唯一的映射关系 。通过该机制 ,发送端不需要传输长度信息 ,接收端通过业务通道号自动识别该业务通道对应的业务数据长度 。

　　b) 规则二 :业务通道数据边界对齐 。如图 4 所示 , 不同业务通道的数据支持拼接到一个 Packet中进行传输 ,各个业务通道的数据在 Packet中的位置应按照 8 bit边界对齐 ,非对齐部分使用无效数据进行 填 充 , 填 充 数 据 的 内 容 推 荐 为 0。 不 同 通 道 的 排 列 顺 序 , 在 具 体 协 议 要 求 中规定 。

　　3

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　　图 4 SoC总线业务数据边界对齐

　　c) 规则三 :单个 Packet的最大业务通道数量 。单个 Packet中承载的业务通道数量不做限制 , 和业务通道的位宽和对齐位宽相关 ,实际应用中综合考虑各个业务通道数据的优先级以及填充效率 ,选择合适的业务通道数据进行拼接 。

　　d) 规则四 :剩余位宽不足时应进行填充数据补齐 。 当 Packet数据剩余的位宽小于或等于 CN 域的位宽时 ,该剩余位宽默认为填充数据 Padding。

　　e) 规则五 :填充通道 。 当 Packet中的数据无其他有效的业务通道数据进行填充时 ,可通过填充通道进行填充 。填充通 道 通 过 特 殊 的 CN 业 务 通 道 号(固 定 为 0) 进 行 标 识 , 接 收 端 接 收 到后 ,丢弃该业务通道的数据 。填充通道中的填充数据内容推荐为 0,接收端直接丢弃该数据 。

　　7 对接 AXI总线协议的传输要求

　　7. 1 通则

　　本文件支持对接 128bit的 AXI4. 0/3. 0 总 线 , 支 持 AXI总 线 协 议 所 定 义 的 5 个 业 务 通 道(AW、 AR、WDATA、RDATA、WRSP) ,支持一个 Packet中传输多个业务通道的数据 , 支持业务通道之间的组合 。

　　对接 AXI总线 协 议 的 Packet格 式 如 图 5 所 示 , 采 用 5 bit的 CN 表 示 不 同 的 业 务 通 道 号 , 采 用32Byte的 Packet长度 。 同一个 Packet内不同 CN 数据的排序推荐按 CN 号从小到大排列(对应图 5中从左至右) ,填充通道排在最后 。

　　在对接 AXI协议总线时 ,协议层与数据链路层报文数据宽度 N ×P_Len,其中 N 最小为 3, 即单位时间内可以同时传输 3个 Packet数据到数据链路层 。

　　图 5 对接 AXI总线协议的 Packet格式

　　7.2 AXI业务通道映射

　　7.2. 1 通则

　　为了区分不同的 AXI业务通道 ,使用 5 bit的业务通道号进行区分 ,每个业务通道号对应固定长度的业务通道数据 ,见表 1。其中用户 自定义信号位宽支持 4/8/12/16 bit位宽的档位 ,在初始化阶段由

　　4

　　GB/T 46280.2—2025

　　软件配置两端的实际使用位宽 。

　　表 1 AXI业务通道映射

　　业务通道

　　业务通道号(CN)

　　有效信息位宽/bit

　　备注

　　填充通道

　　0

　　1~ 251

　　写地址通道(AW)

　　1

　　107~ 115

　　见“ADDR通道 ”说明

　　读地址通道(AR)

　　2

　　107~ 115

　　见“ADDR通道 ”说明

　　写数据通道(WDATA)

　　3

　　149~ 157

　　见“WDATA通道 ”说明

　　读数据通道(RDATA)

　　4

　　143~ 151

　　见“RDATA通道 ”说明

　　写应答通道(WRSP)

　　5

　　14~ 22

　　见“WRSP通道 ”说明

　　7.2.2 ADDR通道

　　写地址通道(AW)和读地址通道(AR) 共用 ADDR 通 道 格 式 。 其 中 用 户 自 定 义 信 号 位 宽 支 持 4/ 8/12/16bit位宽的档位 ,在初始化阶段由软件配置两端的实际使用位宽 。表 2 给出了相应的 ADDR通道格式 。

　　表 2 ADDR通道格式

　　信号

　　说明

　　位宽/bit

　　起始比特位置

　　AWID/ARID

　　写地址 ID/读地址 ID

　　8

　　0

　　AWADDR/ARADDR

　　写地址/读地址

　　64

　　8

　　AWLEN/ARLEN

　　突发长度 ,表示每次突发传输的传输次数

　　8

　　72

　　AWSIZE/ARSIZE

　　突发大小 ,表示每次突发传输的大小

　　3

　　80

　　AWBURST/ARBURST

　　写突发类型/读突发类型

　　2

　　83

　　AWLOCK/ARLOCK

　　写锁定类型/读锁定类型

　　2

　　85

　　AWCACHE/ARCACHE

　　写存储器类型/读存储器类型

　　4

　　87

　　AWPROT/ARPROT

　　写保护类型/读保护类型

　　3

　　91

　　AWQOS/ARQOS

　　写/读服务质量

　　5

　　94

　　AWREGION/ARREGION

　　区域表示符

　　4

　　99

　　AWUSER/ARUSER

　　用户 自定义信号

　　4/8/12/16

　　103/107/111/115

　　总计

　　—

　　107/111/115/119

　　—

　　7.2.3 WDATA通道

　　其中用户 自定义信号位宽支持 4/8/12/16bit位宽的档位 ,在初始化阶段由软件配置两端的实际使用位宽 。表 3 给出了相应的 WDATA通道格式 。

　　5

　　GB/T 46280.2—2025

　　表 3 WDATA通道格式

　　信号

　　说明

　　位宽/bit

　　起始比特位置

　　WDATA

　　写数据

　　128

　　0

　　WSTRB

　　写数据字节选通位

　　16

　　128

　　WLAST

　　突发传输中最后一笔写操作标识

　　1

　　144

　　WUSER

　　用户 自定义

　　4/8/12/16

　　145/149/153/157

　　总计

　　—

　　149/153/157/161

　　—

　　WDATA通道统一按照 128bit位宽进行定义 , 当支持 256bit总线时 ,需统一转换为 128bit位宽 。

　　7.2.4 RDATA通道

　　其中用户 自定义信号位宽支持 4/8/12/16bit位宽的档位 ,在初始化阶段由软件配置两端的实际使用位宽 ,表 4 给出了相应的 RDATA通道格式 。

　　表 4 RDATA通道格式

　　信号

　　说明

　　位宽/bit

　　起始比特位置

　　RDATA

　　读数据

　　128

　　0

　　RRESP

　　读响应

　　2

　　128

　　RID

　　读数据 ID

　　8

　　130

　　RLAST

　　突发传输中最后一笔读操作的标识

　　1

　　138

　　RUSER

　　用户 自定义

　　4/8/12/16

　　139/143/147/151

　　总计

　　—

　　143/147/151/155

　　—

　　RDATA通道统一按照 128bit位宽进行定义 , 当支持 256 bit/512 bit/1 024 bit总线时 ,需统一转换为 128bit位宽 。

　　7.2.5 WRSP通道

　　其中用户 自定义信号位宽支持 4/8/12/16bit位宽的档位 ,在初始化阶段由软件配置两端的实际使用位宽 ,表 5 给出了相应的 WRSP通道格式 。

　　表 5 WRSP通道格式

　　信号

　　说明

　　位宽/bit

　　起始比特位置

　　BID

　　写响应 ID

　　8

　　0

　　BRESP

　　写响应

　　2

　　8

　　BUSER

　　用户 自定义信号

　　4/8/12/16

　　10/14/18/22

　　总计

　　—

　　14/18/22/26

　　—

　　7.3 AXI业务通道的 Packet拼接规则

　　AXI业务通道在协议层的传输 ,应满足以下 Packet拼接规则 。

　　6

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　　a) 规则一 :业务通道号与数据长度固定映射

　　通过 5 bit的 CN定义不同的业务通道号与业务数据有效长度的映射关系 ,详见 7. 2 中的说明 。

　　b) 规则二 :业务通道边界对齐

　　每个业务通道的数据长度需填充到数据边界 , 以 8 bit为边界 ,表 6 列出了各个业务通道需添加的填充比特数量 。

　　表 6 AXI业务通道边界填充比特数量

　　业务通道

　　业务通道号和业务 · 有效信息位宽/bit

　　填充比特数/bit

　　写地址通道(AW)

　　112

　　0

　　读地址通道(AR)

　　112

　　0

　　写数据通道(WDATA)

　　162

　　6

　　读数据通道(RDATA)

　　148

　　4

　　写应答通道(WRSP)

　　19

　　5

　　以 AW 通道和 AR通道在同一个 Packet中传输为例 ,AXI数据边界对齐如图 6所示 。

　　图 6 AXI业务通道边界对齐

　　接收端通过 CN 业务通道号接收 AW 通道数据 ,并根据数据边界对齐规则识别到下一个 CN业务通道号 ,继续接收后面的业务通道数据 。

　　c) 规则三 :跨 Packet传输

　　当要传输的业务通道数据长 度 大 于 Packet剩 余 可 传 输 的 长 度 时 , 可 将 业 务 通 道 数 据 拆 分 到两个 Packet 中进行传输 。如图 7所示 ,WDATA通道无法在当前 Packet完成传输 ,根据当前Packet的剩余长度在当前 Packet传输 139 bit的业务数据 ,剩余的 18 bit业务数据在后一个Packet中进行传输 。

　　图 7 AXI业务通道跨 Packet传输

　　7

　　GB/T 46280.2—2025

　　d) 规则四 :最大业务通道数量

　　根据 AXI数据格式 ,每个 Packet最大可传输 256bit数据 ,最短的业务通道为 WRSP通道 ,按

　　通道 。

　　照 8 bit边 界 对 齐 后 为 24 bit长 度 , 可 计 算 出 每 个 Packet最 多 可 传 输 256/24= 10个 业 务

　　e) 规则五 :剩余位宽不足处理规则

　　AXI的 CN 为 5 bit长度 , 当 Packet中剩余位宽大于 5 bit时 ,继续传输使用下一个业务通道数据 ,直到 Packet中的剩余位宽小于或等于 5 bit时 ,不再进行下一个业务通道数据的填充 ,剩余位宽默认为填充数据 Padding,接收端固定丢弃该填充数据 。

　　f) 规则六 :填充通道

　　当没有业务数据需 要 传 输 时 , 可 通 过 填 充 通 道 对 Flit的 数 据 进 行 填 充 。 填 充 通 道 的 长 度 可变 ,一直填充到 Packet结束 , 当整个 Packet均没有业务数据时 ,整个 Packet的数据均使用填充通道进行填充 ,如图 8所示 。

　　图 8 AXI填充通道

　　8 对接 HAI协议的传输要求

　　高带宽存储访问使用 HAI协议格式进行访问 ,用户可自定义实现系统总线到 HAI协议的转换 ,本文件提供通过 HAI协议实现高带宽存储访问的机制 。

　　HAI协议完成从总线到 CPIF接口的数据处理 ,本文件将其作为协议层一部分进行描述 。 HAI帧格式由多个 70 bit的数据构成 ,每个 70 bit称为一个数据包 , 每个数据包对应一个高带宽存储访问通道 ,不同访问通道之 间 相 互 独 立 。 数 据 包 的 格 式 不 在 本 文 件 中 进 行 定 义 , 可 在 相 应 产 品 手 册 中 进 行说明 。

　　HAI的 Flit格式由 Payload 和 Tail两部分组成 ,Payload 的长度固定为 180 bit,Tail长度固定为10 bit。 HAI采用 2个 Flit传输 5个数据包共 350 bit的业务数据 ,其中第一个 Flit中传输 180 bit,包括前 2个数据包的数据以及第 3个数据包的前 40 bit数据 。第二个 Flit传输第 3 个数据包的后 30 bit数据以及后面 2个数据包的数据 ,再添加 10 bit的保留数据(rsv) 。 HAIFlit数据直接与物理层进行对接 , HAI协议传输的数据格式如图 9所示 。

　　8

　　GB/T 46280.2—2025

　　图 9 对接 HAI协议的数据格式

　　每个 Flit的 Tail域格式一样 ,位宽固定为 10 bit。 HAITail格式见表 7。

　　表 7 HAITail格式

　　比特位置

　　域

　　说明

　　9

　　rsv

　　保留 ,发送端固定为 0,接收端忽略该比特

　　8 ∶ 0

　　FEC

　　FEC采用 9 bitECC实现 ,对 180 bit的 Payload数据进行 ECC校验 。发送端添加 ECC校验比 特 , 接 收 端 根 据 ECC校 验 比 特 实 现 单 比 特 纠 错 。 ECC纠错见 GB/T 46280. 3 中相关描述

　　9 对接自定义协议的传输要求

　　本文件对自定义协议的数据格式不做规定 , 自定义协议的数据包在数据链路层进行透传 ,不做任何处理 。所有的 CRC校验/FEC纠错以及重传等处理均由上层业务进行处理 。

　　10 不同协议之间的配置

　　每个芯粒根据所支持的应用场景选择所需支持的协议 ,在互联接口正式工作前 ,通信双方的协议层需要保持一致 。

　　9