Chiplet是曇花一現(xiàn)?還是國內(nèi)半導(dǎo)體彎道超車的機(jī)會(huì)?
發(fā)布時(shí)間:2022-11-21 08:26:52 瀏覽:42次 責(zé)任編輯:騰盛精密
近年來,在幾大廠商的推動(dòng)下,Chiplet成為了業(yè)界的關(guān)注點(diǎn)。AMD EYPC系列的成功,真正讓Chiplet進(jìn)入主流業(yè)界視線。通過Chiplet方案中國大陸或?qū)⒖梢詮浹a(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。
Chiplet:硅片級別的IP重復(fù)使用
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。
▲圖源:雪球
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。
▲圖源:電子發(fā)燒友
Chiplet:發(fā)展歷程與技術(shù)難點(diǎn)
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。
▲圖源:360圖片
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。
▲圖源:中航證券研究所
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
Chiplet:規(guī)?;⑸虡I(yè)化面臨挑戰(zhàn)
我國大陸地區(qū)芯片制造技術(shù)與臺積電等巨頭相比存在較大差距,國際芯片市場已進(jìn)入5nm時(shí)代,而國內(nèi)僅有極少數(shù)廠商可以量產(chǎn)14nm芯片。美國為遏制我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,先后將國內(nèi)多家半導(dǎo)體廠商列入實(shí)體清單,依靠進(jìn)口已無法支撐我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,必須實(shí)現(xiàn)高端芯片自主生產(chǎn)。
從我國市場來看,Chiplet成為芯片行業(yè)彌補(bǔ)高端芯片制造實(shí)力不足的重要手段。我國高端芯片進(jìn)口替代空間巨大,多家半導(dǎo)體企業(yè)發(fā)現(xiàn)Chiplet市場前景,紛紛進(jìn)入布局。與英特爾、AMD等國際巨頭相比,我國進(jìn)入Chiplet行業(yè)布局的企業(yè)規(guī)模偏小,實(shí)力不足,單一企業(yè)難以打造Chiplet完整生態(tài)鏈,多家企業(yè)分工合作是我國Chiplet行業(yè)發(fā)展的重要方向。
▲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。
Chiplet:繞過先進(jìn)制程,從而彎道超車
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。
▲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。
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聲明:本文部分內(nèi)容參考出處有:
1.「半導(dǎo)體芯片先進(jìn)封裝——CHIPLET」,來源:電子發(fā)燒友
2.「支持Chiplet的底層封裝技術(shù)」,來源:電子發(fā)燒友
3.「后摩爾時(shí)代時(shí)代,Chiplet與先進(jìn)封裝風(fēng)云際會(huì)」,來源: 中航證券發(fā)布研究報(bào)告
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