隨著先進(jìn)制程迭代到7nm、5nm、3nm，摩爾定律逐漸趨緩，先進(jìn)制程的開發(fā)成本及難度提升，規(guī)模效應(yīng)也開始放緩，經(jīng)濟(jì)效益大幅下降，引起市場懷疑。在此背景下，SoC架構(gòu)缺陷日益明顯，Chiplet方案可以明顯改善SoC存在的問題。

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Chiplet技術(shù)理念就是硅片級別的IP重復(fù)使用，將芯片的不同功能分區(qū)制作成裸芯片，再通過先進(jìn)封裝的形式以類似搭積木的方式實(shí)現(xiàn)組合，使用基于異構(gòu)集成的高級封裝技術(shù)，使得芯片可以繞過先進(jìn)制程工藝，再用算力拓展來提高性能同時(shí)減少成本、縮短生產(chǎn)周期。

有了Chiplet概念以后，對于某些IP，就不需要自己做設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了，而只需要買別人實(shí)現(xiàn)好的硅片，然后在一個(gè)封裝里集成起來。未來，以Chiplet模式集成的芯片會(huì)是一個(gè)“超級”異構(gòu)系統(tǒng)，可以為AI計(jì)算帶來更多的靈活性與便利性，有助于提高芯片良率，提升設(shè)計(jì)效率，降低芯片的總成本。

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從市場來看，Chiplet發(fā)展涉及整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，將影響到從EDA廠商、晶圓制造和封裝公司、芯粒IP供應(yīng)商、Chiplet產(chǎn)品及系統(tǒng)設(shè)計(jì)公司到Fabless設(shè)計(jì)廠商的產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的參與者。

目前做得最好的，將Chiplet運(yùn)用到市場上的是AMD。在一塊芯片上，CPU用的是7nm工藝，I/0則使用的是14nm工藝。AMD從2019年起全面采用Chiplet技術(shù)，與臺積電等晶圓代工廠合作持續(xù)進(jìn)行制程微縮，通過創(chuàng)新芯片架構(gòu)、異質(zhì)整合平臺、Chiplet系統(tǒng)級封裝等創(chuàng)新方法在制程微縮時(shí)獲得效能提升。目前，AMD已經(jīng)建構(gòu)了自己的Chiplet生態(tài)系統(tǒng)，生產(chǎn)了Ryzen和Epycx86處理器。

其他巨頭們也不甘落后，英特爾也加入進(jìn)來，免費(fèi)提供了AIB（高級接口總線）接口許可，以支持Chiplet。華為于2019年推出了基于Chiplet技術(shù)的7nm鯤鵬920處理器，蘋果推出采用臺積電CoWos-S橋接工藝的M1 Ultra芯片，兩枚M1 Max 晶粒的內(nèi)部互連，實(shí)現(xiàn)性能飛躍。

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從技術(shù)來看，隨著芯片的集成度越來越高，先進(jìn)工藝制程的芯片研發(fā)和制造成本呈幾何級倍數(shù)不斷攀升，Chiplet芯片設(shè)計(jì)模式的優(yōu)勢逐漸展露出來，其最大的優(yōu)勢便是可以在一個(gè)系統(tǒng)里集成多個(gè)不同工藝節(jié)點(diǎn)的硅片。

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Chiplet模式的基礎(chǔ)是先進(jìn)的封裝技術(shù)，必須能夠做到低成本和高可靠性。先進(jìn)封裝是實(shí)現(xiàn)Chiplet的前提，對先進(jìn)封裝提出更高要求。在芯片小型化的設(shè)計(jì)過程中，需要添加更多I/O來與其他芯片接口，裸片尺寸有必要保持較大且留有空白空間，導(dǎo)致部分芯片無法拆分，芯片尺寸小型化的上限被pad(硅片的管腳)限制。單個(gè)硅片上的布線密度和信號傳輸質(zhì)量遠(yuǎn)高于Chiplet之間，要實(shí)現(xiàn)Chiplet的信號傳輸，就要求發(fā)展出高密度、大帶寬布線的“先進(jìn)封裝技術(shù)”。

目前，Chiplet的組裝或封裝暫時(shí)缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般會(huì)采用2.5D封裝、3D封裝、MCM 封裝等形式對芯片進(jìn)行先進(jìn)封裝。

▲圖源：中航證券研究所

▲圖源：AMD

從國際市場來看，Chiplet已經(jīng)成為解決摩爾定律失效問題的有效方案，半導(dǎo)體與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭紛紛進(jìn)入布局，2022年3月，多個(gè)巨頭組成UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以推動(dòng)Chiplet規(guī)范化發(fā)展。

Chiplet迎來發(fā)展機(jī)遇，但作為一種新型封裝工藝，其規(guī)?；a(chǎn)仍面臨著挑戰(zhàn)。目前，Chiplet尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，僅有少數(shù)頭部晶圓代工廠進(jìn)行嘗試，何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)尚未確定。

在當(dāng)前，國內(nèi)發(fā)展先進(jìn)制程外部受限的環(huán)境下，發(fā)展先進(jìn)封裝部分替代追趕先進(jìn)制程，應(yīng)是國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展邏輯之一。通過Chiplet方案彌補(bǔ)目前芯片制造方面先進(jìn)制程技術(shù)落后的缺陷，為國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈帶來新機(jī)遇。對于國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)來說，抓住先進(jìn)封裝技術(shù)，是個(gè)彎道超車的窗口。

先進(jìn)封裝概念股大漲，不少個(gè)股也是漲停，先進(jìn)封裝還是屬于半導(dǎo)體集成電路范疇，是表現(xiàn)比較強(qiáng)勢的一個(gè)概念，領(lǐng)漲兩市。總的來看，國產(chǎn)化是國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵投資邏輯，近期板塊半導(dǎo)體板塊的強(qiáng)勢，但是長期來看國產(chǎn)替代是關(guān)鍵。國內(nèi)外最會(huì)做大芯片的企業(yè)都在重視Chiplet，國內(nèi)還不太會(huì)做大芯片，就更要重視小芯片（Chiplet）了。

▲圖源：中航證券研究所

在Chiplet的投資方向上，建議關(guān)注布局先進(jìn)封裝技術(shù)的封測企業(yè)以及供應(yīng)鏈相關(guān)設(shè)備材料廠商，如通富微電、長電科技、華天科技、同興達(dá)、大港股份等。

Tensun騰盛近年來聚焦全球先進(jìn)封裝技術(shù)及封測行業(yè)最新進(jìn)展，與行業(yè)大咖積極商討SiP晶圓級封裝與先進(jìn)封測領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)關(guān)注Chiplet、異構(gòu)集成、2.5D/3D IC、晶圓級SiP、AI賦能等議題熱點(diǎn)，深耕點(diǎn)膠/劃片領(lǐng)域，為客戶提供系統(tǒng)級封裝解決方案。