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來源: 第一財經資訊 隨著半導體制程不斷逼近物理極限，越來越多研究機構和芯片廠商開始嘗試通過Chiplet技術，將多個滿足特定功能的芯粒單元通過die-to-die互聯技術與底層基礎芯片封裝在一起，形成一個系統級芯片，以實現一種新形式的IP復用，并提高芯片的性能和集成度。 那么，Chiplet技術目前處于什么階段？未來有哪些發展空間？它將如何影響產業的發展？圍繞這些話題，第一財經近日專訪了奇異摩爾聯合創始人、產品及解決方案副總裁祝俊東。 國內Chiplet生態處于第二階段 Chiplet并非新技術，早在20年前，IBM就開始涉足這一領域，大規模商用則開始于2015年左右。 “Chiplet能夠大規模應用的根本原因，一是摩爾定律放緩，依靠制程提升所帶來的性能進步在縮小；二是行業對芯片性能的要求越來越高。芯片越做越大，給技術、成本、良率帶來了巨大的挑戰。”祝俊東表示，“Chiplet能在保持、甚至提升性能的前提下，把大芯片變小。” 科技研究機構Omdia預計，在制造過程中使用Chiplet的新器件的全球市場規模將在2024年擴大到58億美元，比2018年的6.45億美元增長9倍；到2035年，其市場規模將達570億美元。 按照使用場景劃分，當前 Chiplet 主要應用在對性能要求較高的領域，如服務器處理器芯片、人工智能加速芯片、通信芯片、車規級芯片、移動與桌面處理器芯片、晶圓級處理器芯片。 “近幾年，以AMD、英特爾、英偉達為首的大廠，不斷拓展Chiplet的應用領域，并挑戰高性能處理器的算力極限。GTC2024上，英偉達最新發布的Blackwell芯片，其實也是采用Chiplet技術把兩顆計算芯片連在一起。如今Chiplet在網絡端、車規芯片、數據中心、高性能邊緣端等領域都實現了大規模的應用。”祝俊東表示，需求最大的還是數據中心。此前曾有機構預測，2024年Chiplet數據中心應用占有率會達到40%，就我的個人感受而言，目前Chiplet的實際占有率遠超過這個數字。” 除了應用越來越廣泛以外，Chiplet生態也在發生變化。祝俊東認為，Chiplet生態的發展主要分為三個階段： 第一階段為封閉生態，企業完全通過自身Chiplet技術設計自有產品； 第二階段為半開放生態，企業開始接受第三方Chiplet技術，或第三方芯粒來構建芯片產品； 第三階段為開放生態，即市場上出現大量通過Chiplet技術提供芯片功能單元的廠商，并具備多樣化的工具和成熟、廣泛的產業鏈支持，企業可依據自身需求采購Chiplet單元，構建自身的芯片。 “目前國內的Chiplet生態處于第二階段‘半開放生態’。進入第二階段的核心標志，一是大量產品開始采用Chiplet技術，二是行業中誕生了一些專門從事Chiplet的企業，無論是提供特定芯粒，還是將已有芯片產品中的某些功能模塊（芯粒）單獨分離出來，以獨立的Chiplet形式提供給其他企業使用。奇異摩爾就在此列。”祝俊東表示，國內進入第二階段的速度較海外更快，但到達第三階段可能還需要一定時間。” 先進封裝是基礎，最大挑戰仍在設計端 除提升性能外，相比主流系統級單芯片（SoC），Chiplet還具備降低成本的核心優勢，包括研發成本和量產成本。 Chiplet的優勢在于可復用性和靈活性，如在公司自研的其他產品中復用，或采用第三方芯粒減少自身的研發周期和研發成本。“相比SoC，Chiplet至少可以降低20%~30%的研發成本。特別是當應用行業趨于碎片化，芯片的生命周期和銷量在縮小，應用范圍也在變窄，對研發成本提出了更高的要求。”祝俊東表示。 在量產成本方面，Chiplet技術通過將大芯片拆分成多個小芯粒，可以顯著提高量產良率，進而降低量產成本。此外，Chiplet技術無需像SoC那樣采用統一的制程。企業可以選擇僅在核心計算芯粒上使用先進制程，在其他功能電路部分采用成熟制程的策略，進一步降低量產成本。 不過，由于Chiplet芯片需基于先進封裝，其封裝成本較SoC有所提升。“傳統封裝約占據芯片量產成本10%，先進封裝則普遍要占到30%甚至更多。但綜合來看，Chiplet還是降低了芯片的研發和量產成本。同時，隨著先進封裝技術的進步，未來封裝成本也有望降低。”祝俊東告訴第一財經。 Chiplet芯片與SoC是芯片產業發展的兩條路徑，Chiplet的發展對于封裝、IP廠都會造成一定影響。 “Chiplet的發展會為封裝行業迎來利好，也會帶來挑戰。Chiplet對先進封裝的需求顯著提升了封裝在半導體產業的價值和地位；先進封裝相較于傳統封裝具有更高的毛利率；但另一方面，先進封裝的技術更復雜，門檻更高，研發和設備的投入也會相應增加。”祝俊東表示。 此外，Chiplet的發展也為IP廠商提供了更多機會。Chiplet技術需要片內互聯，催生了大量的新IP需求，如die-to-die接口IP和部分測試IP。同時，由于Chiplet相對更復雜，對IP設計服務（IP service）的需求也顯著增加。 先進封裝雖是Chiplet的技術基礎，但在祝俊東看來，行業最大的挑戰仍然在設計端。“SoC是把一個系統放在一個芯片里，但Chiplet不同。隨著Chiplet集中度越來越高，會有更多芯粒加入系統里。如何拆解系統，如何把功能單元拆分開并高效的連接在一起，如何兼顧對軟硬件的影響、封裝端的制約，才是行業最大的難點，這也是奇異摩爾所致力的。” |
