近幾年,作為延續(xù)摩爾定律的Chiplet成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的熱點技術(shù)。
智通財經(jīng)APP獲悉,繼2021年Chiplet標(biāo)準(zhǔn)立項之后,在12月16日“第二屆中國互連技術(shù)與產(chǎn)業(yè)大會”上,首個由中國集成電路領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)和專家共同主導(dǎo)制定的《小芯片接口總線技術(shù)要求》團體標(biāo)準(zhǔn)正式通過工信部中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會的審定并發(fā)布。
據(jù)悉,這是中國首個原生Chiplet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對于中國集成電路產(chǎn)業(yè)延續(xù)“摩爾定律”,突破先進制程工藝限制具有重要意義。
在中美半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)博弈不斷升級的情形下,我國半導(dǎo)體在先進制程方面任重道遠。由于Chiplet可以在制程稍落后的情況下實現(xiàn)等同于更先進制程的性能表現(xiàn),進而Chiplet或?qū)閲鴥?nèi)在芯片先進制程方面提供一個較為可行的突破口。
據(jù)了解,Chiplet又稱芯粒或者小芯片,它是將一類滿足特定功能的die(裸片),通過die-to-die內(nèi)部互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)多個模塊芯片與底層基礎(chǔ)芯片封裝在一起,形成一個系統(tǒng)芯片,以實現(xiàn)一種新形式的IP復(fù)用。
目前,主流系統(tǒng)級單芯片(SoC)都是將多個負責(zé)不同類型計算任務(wù)的計算單元,通過光刻的形式制作到同一塊晶圓上。
比如,旗艦級的智能手機的SoC芯片上,基本都集成了CPU、GPU、DSP、ISP、NPU、Modem等眾多的不同功能的計算單元,以及諸多的接口IP,其追求的是高度的集成化,利用先進制程對于所有的單元進行全面的提升。
而Chiplet則與之相反,它是將原本一塊復(fù)雜的SoC芯片,從設(shè)計時就先按照不同的計算單元或功能單元對其進行分解,然后每個單元選擇最適合的半導(dǎo)體制程工藝進行分別制造,再通過先進封裝技術(shù)將各個單元彼此互聯(lián),最終集成封裝為一個系統(tǒng)級芯片組。
隨著芯片制程的演進,由于設(shè)計實現(xiàn)難度更高,流程更加復(fù)雜,芯片全流程設(shè)計成本大幅增加,“摩爾定律”日趨放緩。在此背景下,Chiplet被業(yè)界寄予厚望,或?qū)牧硪粋€維度來延續(xù)摩爾定律的“經(jīng)濟效益”。
具體來看,Chiplet有三大優(yōu)勢:一是降低成本。比如The Linley Group的白皮書《Chiplets Gain Rapid Adoption:Why Big Chips Are Getting Small》中直接提出,Chiplet技術(shù)可以將大型7nm設(shè)計的成本降低高達25%;在5nm及以下的情況下,節(jié)省的成本更大。
二是提高芯片制造的良品率。芯片的良品率與芯片的面積有關(guān),隨著芯片面積增大,良品率會下降。通過Chiplet設(shè)計將大芯片分成更小的芯片可以有效改善良率,同時也能夠降低因為不良率而導(dǎo)致的成本增加。
三是降低設(shè)計的復(fù)雜度和設(shè)計成本。因為如果在芯片設(shè)計階段,就將大規(guī)模的SoC按照不同的功能模塊分解為一個個的芯粒,那么部分芯粒可以做到類似模塊化的設(shè)計,而且可以重復(fù)運用在不同的芯片產(chǎn)品當(dāng)中。這樣不僅可以大幅降低芯片設(shè)計的難度和設(shè)計成本,同時也有利于后續(xù)產(chǎn)品的迭代,加速產(chǎn)品的上市周期。
總的來說,Chiplet技術(shù)能將采用不同制造商、不同制程工藝的各種功能芯片像搭樂高積木般進行組裝,從而實現(xiàn)更高良率、更低成本。
近年來,眾多芯片巨頭廠商嗅到了這個領(lǐng)域的市場機遇,開始紛紛入局Chiplet。
今年年初,由AMD、Arm、ASE、英特爾、高通、三星和臺積電等半導(dǎo)體廠商以及Google Cloud、Meta、微軟等十余家科技行業(yè)巨頭發(fā)起的通用小芯片互聯(lián)(UCIe)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式成立。UCIe是一個開放的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,旨在推廣UCIe技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建完善生態(tài),使之成為異構(gòu)封裝小芯片(Chiplet)未來片上互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。
此前,多家中國大陸半導(dǎo)體公司也加入了UCIe聯(lián)盟,包括芯原股份、芯耀輝、芯云凌、芯和半導(dǎo)體、奇異摩爾、牛芯半導(dǎo)體、燦芯半導(dǎo)體、憶芯科技、OPPO等,阿里巴巴更是成為首家當(dāng)選UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟董事會成員的中國大陸企業(yè)。
市場規(guī)模方面,根據(jù)Omdia(互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資訊網(wǎng))數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計2024 年全球Chiplet 芯片市場規(guī)模將達到58億元,2035年全球市場規(guī)模有望突破570億美元。目前Chiplet仍處于起步階段,各國的技術(shù)差距并不大,后期成長空間巨大,同時由于Chiplet底層封裝技術(shù)不斷突破和普及,將進一步促進其未來市場不斷擴大。
信達證券認為,隨著Chiplet技術(shù)生態(tài)逐漸成熟,國內(nèi)廠商通過自重用及自迭代利用技術(shù)的多項優(yōu)勢,推動各環(huán)節(jié)價值重塑。產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)標(biāo)的將在激增需求下獲得嶄新業(yè)績增長空間,看好IP/EDA/先進封裝等環(huán)節(jié)優(yōu)質(zhì)標(biāo)的受益于Chiplet浪潮實現(xiàn)價值重估。
投資機會上,中航證券建議關(guān)注國內(nèi)平臺化的IP供應(yīng)龍頭芯原股份,積極布局2.5D封裝技術(shù)的國芯科技,以及國內(nèi)EDA供應(yīng)商華大九天、概倫電子、安路科技、廣立微。