據(jù)8月31日消息,，多家外媒報(bào)道,，美國(guó)政府要求英偉達(dá)和AMD對(duì)中國(guó)區(qū)客戶斷供用于人工智能和數(shù)據(jù)中心的頂級(jí)計(jì)算芯片,。這也是繼8月9日美國(guó)總統(tǒng)拜登簽署《芯片與科學(xué)法案》,、8月15日美國(guó)斷供中國(guó)3納米以下EDA軟件后,，美國(guó)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的又一大限制措施,。

作為現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的戰(zhàn)略性,、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),。

隨著中美半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)日漸白熱化，從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)三大領(lǐng)域“設(shè)計(jì),、制造,、封裝”，到如今乃至依賴半導(dǎo)體的相關(guān)產(chǎn)業(yè),，凡是薄弱點(diǎn),，都美國(guó)受到限制。

缺芯少芯一直是高懸在我們頭頂?shù)倪_(dá)摩克里斯之劍,。

通過(guò)深入了解近期火爆的Chiplet概念,，或許可以更深刻的了解國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)。

Chiplet扛起后摩爾時(shí)代大旗

剛剛過(guò)去的八月,，Chiplet是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱詞,，沒有之一。

多家券商發(fā)布研報(bào),，認(rèn)為Chiplet是國(guó)產(chǎn)芯片彎道超車的關(guān)鍵,，Chiplet概念股異軍突起，相關(guān)個(gè)股紛紛漲停,。

如今Chiplet話題逐漸降溫,，現(xiàn)在回頭看看，Chiplet真的是國(guó)內(nèi)芯片崛起的關(guān)鍵嗎,？

Chiplet概念,，本質(zhì)上并不是一種技術(shù)，而是芯片設(shè)計(jì)封裝的一種概念,，甚至可以說(shuō)是相關(guān)從業(yè)人員靈光乍現(xiàn)的一個(gè)想法,。

2015年，Marvell創(chuàng)始人之一周秀文博士在ISSCC2015大會(huì)上提出的Mochi（Modular Chip,，模塊化芯片）架構(gòu)的概念,，他認(rèn)為Mochi可以成為許多應(yīng)用的基準(zhǔn)架構(gòu),，并不局限于半導(dǎo)體領(lǐng)域,。

Mochi概念提出后，隨著尺寸微縮，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了摩爾定律周期逐步放緩,，成本急劇攀升的問(wèn)題,。

以intel 10nm工藝難產(chǎn)為例，根據(jù)intel更新路線,，由于技術(shù)不成熟,，芯片頻率上不去等原因，2017年推出 14nm＋＋工藝被迫營(yíng)業(yè)到了2021年,，10nm工藝才趨于成熟,。

在芯片開發(fā)成本上，有消息稱28nm節(jié)點(diǎn)上開發(fā)只要5130萬(wàn)美元,，16nm節(jié)點(diǎn)需要1億美元,，7nm節(jié)點(diǎn)需要2．97億美元，到了5nm節(jié)點(diǎn),，開發(fā)芯片的費(fèi)用達(dá)到5．42億美元,，至于先進(jìn)的3nm節(jié)點(diǎn)，蘋果都決定放棄使用：近日有消息稱由于蘋果不滿意臺(tái)積電的3nm的生產(chǎn)成本和性能提升,，決定取消臺(tái)積電3nm訂單,，甚至臺(tái)積電內(nèi)部已經(jīng)決定放棄第一代3nm工藝。

在多重壓力的驅(qū)動(dòng)下,，AMD,、臺(tái)積電、intel等行業(yè)巨頭挖掘了Mochi概念在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的可行性,，形成了現(xiàn)在的Chiplet,。

相比原來(lái)所有功能模塊刻蝕在單一晶片上，Chiplet概念像拼接樂高積木一樣將不同作用的芯片用封裝技術(shù)整合在一起,，在提升性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本和高良率,。

AMD借助Chiplet概念，當(dāng)intel還沉浸在“14nm＋＋＋＋”工藝時(shí),，幾乎將intel按在地上摩擦,。

2017年，AMD為降低成本,，盡可能少設(shè)計(jì)芯片,，推出了素有膠水核心之稱的第一代Zen處理器，最終實(shí)現(xiàn)一顆芯片可以覆蓋從消費(fèi)級(jí)到服務(wù)器級(jí)的場(chǎng)景,，避免了大核心帶來(lái)的良率問(wèn)題,，大幅度降低了成本。

2019年,，為了應(yīng)對(duì)7nm大幅增長(zhǎng)的成本,，在Zen2處理器上AMD的膠水核心上更近一步,，將CPU核心與IO核心分離，高性能CPU核心采用7nm工藝制造,，對(duì)工藝不敏感的IO核心上采用14nm／12nm工藝,，曾有分析顯示，相比一個(gè)大型的7nm芯片,，Zen2處理器成本降低25％以上,。

受高端AI芯片斷供影響，連續(xù)三個(gè)交易日內(nèi)（2022年8月31日,、9月1日,、9月2日）收盤價(jià)格漲幅偏離值累計(jì)達(dá)到30％以上的寒武紀(jì)－U，就曾公開聲明旗下云端AI芯片370采用了Chiplet概念,。

標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議發(fā)布,，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇

2022年3月，為了讓Chiplet更好發(fā)展,，Arm,、AMD、Meta,、intel,、谷歌云、微軟,、高通,、三星、日月光和臺(tái)積電等發(fā)起了UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,，推出了UCIe 1．0協(xié)議。

UCIe 1．0是一個(gè)開放的小芯片互連協(xié)議,，通過(guò)建立芯片到芯片（die－to－die）的標(biāo)準(zhǔn)化互連標(biāo)準(zhǔn)并促進(jìn)開放式Chiplet生態(tài)系統(tǒng),，滿足客戶對(duì)可定制封裝要求。

其目標(biāo)是建立一個(gè)全行業(yè)可用的開放平臺(tái),，并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建支持異構(gòu)集成的開放式小芯片生態(tài)系統(tǒng)。

圍繞開放平臺(tái)協(xié)調(diào)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè),，依據(jù)UCIe1．0協(xié)議使基于小芯片的解決方案能夠形成支持異構(gòu)集成的開放小芯片生態(tài)系統(tǒng),，從而保持混合與匹配來(lái)自不同工藝節(jié)點(diǎn)、代工廠和供應(yīng)商的小芯片的靈活性,，通過(guò)復(fù)用現(xiàn)有的小芯片來(lái)縮短上市時(shí)間,。

現(xiàn)如今Chiplet有成熟的技術(shù)支持，有UCIe標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議規(guī)范,，甚至有多個(gè)芯片產(chǎn)品驗(yàn)證,，Chiplet概念已然成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最重要的發(fā)展方向,。

對(duì)于Chiplet來(lái)說(shuō)，最為關(guān)鍵還是在于先進(jìn)封裝技術(shù),，使得每個(gè)“Chiplet”高速互聯(lián)在一起，整合成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片,。

此次成立UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的十家行業(yè)巨頭中,，僅有日月光一家封測(cè)廠，這也意味著Chiplet的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)主要由前道工序廠商把控,，使得作為后道工序的封測(cè)廠商顯得較為被動(dòng),。

UCIe標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的發(fā)布，大大提高了對(duì)半導(dǎo)體封裝企業(yè)的工藝要求,。

根據(jù)UCIe 1．0協(xié)議,，Chiplet模式下可以混合與匹配來(lái)自不同工藝節(jié)點(diǎn)、代工廠和供應(yīng)商的小芯片,，通過(guò)復(fù)用現(xiàn)有的小芯片來(lái)縮短上市時(shí)間,。

這對(duì)國(guó)內(nèi)封測(cè)企業(yè)提出了不小的挑戰(zhàn)。

相比Chiplet封裝,，雖然目前應(yīng)用廣泛的SiP （System in Packaging,， 系統(tǒng)級(jí)封裝）技術(shù)也是通過(guò)不同元件間的整合與封裝，但是Chiplet對(duì)于封裝技術(shù)的要求更高,，因?yàn)槊款w芯粒之間需要高密度的互聯(lián),，才能實(shí)現(xiàn)類高速的互聯(lián)，達(dá)到類似原來(lái)單個(gè)大芯片中各個(gè)功能模塊間的信號(hào)傳輸速度,。

目前來(lái)看,，可應(yīng)用于Chiplet的封裝解決方案主要是2．5D和3D封裝。

目前國(guó)際上2．5D封裝技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟,，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于FPGA,、CPU、GPU等芯片當(dāng)中,，近年來(lái),，隨著Chiplet架構(gòu)的興起，2．5D封裝也成為了Chipet架構(gòu)產(chǎn)品主要的封裝解決方案,。

相比2．5D技術(shù),，全新的3D封裝技術(shù)更適合于Chiplet，3D封裝能夠幫助實(shí)現(xiàn)3DIC,，即芯粒間的堆疊和高密度互聯(lián),，可以提供更為靈活的設(shè)計(jì)選擇。但是,，3D封裝的技術(shù)難度也更高,，目前主要有英特爾和臺(tái)積電掌握3D封裝技術(shù)并有商用,。

盡管目前國(guó)內(nèi)封測(cè)企業(yè)已在相關(guān)領(lǐng)域占據(jù)一席之地

根據(jù)2021年全球委外封測(cè)（OSAT）榜單顯示，2021年委外封測(cè)整體營(yíng)收較2020年增長(zhǎng)21．85％,，達(dá)到2860億元,；其中前十強(qiáng)的營(yíng)收達(dá)到2217億，較2020年增長(zhǎng)22．39％,。根據(jù)總部所在地劃分,，前十大委外封測(cè)公司中，中國(guó)大陸有三家企業(yè)上榜,，江蘇長(zhǎng)電,、通富微電和天水華天，總市占率為20％,；中國(guó)臺(tái)灣有五家,，市占率為40．7％，,；美國(guó)一家,，市占率為13．5％；

盡管目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)也在積極的布局2．5D／3D封裝技術(shù),，相比國(guó)外廠商起步較晚,，仍有一定差距。

作為國(guó)內(nèi)封測(cè)龍頭企業(yè),，今年6月才加入U(xiǎn)CI聯(lián)盟的江蘇長(zhǎng)電,，現(xiàn)有封裝技術(shù)集中在C、WLP,、Fanout,、Bumping、SiP,、TSV,、PoP等封裝平臺(tái)及工藝，目前在大力推動(dòng)其2．5D封裝技術(shù)的量產(chǎn),。

近期通富微電透露,，可為客戶提供多樣化的Chiplet封裝解決方案，并且已為AMD大規(guī)模量產(chǎn)Chiplet產(chǎn)品,。但受限于市占率不高,，相比頭部廠商競(jìng)爭(zhēng)力有限。

而天水華天僅僅聲明已具備了chiplet封裝技術(shù)平臺(tái),。

值得注意的是,，近期在股市一路高歌猛進(jìn)的海光信息在招股書中披露，已完成Chiplet、2．5D等先進(jìn)封裝的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),，相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用在海光處理器產(chǎn)品中,。

頻繁斷供，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)路在何方

在芯片設(shè)計(jì)和測(cè)試領(lǐng)域,，雖然Chiplet概念無(wú)需設(shè)計(jì)復(fù)雜完整的大芯片,，但將原有完整的芯片模塊化分解成一個(gè)個(gè)小芯粒，并將其整合到一個(gè)封裝中,，系統(tǒng)復(fù)雜度大大提升,，對(duì)國(guó)內(nèi)原本就不具優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域提出了更高的要求。

生產(chǎn)過(guò)程中,，即便有Chiplet概念的加持,，受限于經(jīng)濟(jì)成本,，主要IP（比如計(jì)算core）依然必須采用較新的工藝制程才能保證性能,，在當(dāng)前美國(guó)限制EUA光刻機(jī)的政策影響下，國(guó)內(nèi)芯片制造企業(yè)仍有很長(zhǎng)的一段路要走,。

目前臺(tái)積電和三星均宣布3nm工藝投產(chǎn),，相比之下，受限于美國(guó)EUA光刻機(jī)限制,，國(guó)內(nèi)芯片代工頭部企業(yè)中芯國(guó)際7nm工藝剛剛突破,。

據(jù)財(cái)報(bào)披露，2021年全年臺(tái)積電營(yíng)收568．2億美元,，28nm及以下制程的營(yíng)收占比高達(dá)75％，其中僅5nm的營(yíng)收占比就已經(jīng)達(dá)到了19％,，先進(jìn)制程對(duì)其營(yíng)收的貢獻(xiàn)十分明顯,。

相比之下，中芯國(guó)際全年?duì)I收約54．4億美元,，其中28nm及以下制程的營(yíng)收占比,，到去年的第四季度才升至18．6％。

說(shuō)起芯片生產(chǎn),，便不得不提近期被美國(guó)斷供的EDA軟件,。

EDA軟件，全稱電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化,，指利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)輔助完成超大規(guī)模集成電路芯片的設(shè)計(jì)。在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域,，隨著芯片設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜,，集成晶體管數(shù)量可達(dá)數(shù)十億甚至上百億規(guī)模,，不借助EDA軟件已經(jīng)無(wú)法完成芯片設(shè)計(jì),，因此EDA軟件也被成為芯片之母,。

在Chiplet概念下，如今的EDA軟件更是貫穿了芯片設(shè)計(jì),、制造、封測(cè)整個(gè)流程,。

相比原來(lái)的單芯片來(lái)說(shuō)，Chiplet概念下的設(shè)計(jì)和封裝是完全獨(dú)立的,。其內(nèi)部各個(gè)芯粒可能采用的是不同的制程工藝,，不同架構(gòu),，同時(shí)還需要加入高速互聯(lián)總線，不同的接口,、緩存，甚至各個(gè)功能模塊還可能需要用到不同的材料,。因此在芯片設(shè)計(jì)之初,，就需要考慮到完整的系統(tǒng)層級(jí)設(shè)計(jì)和優(yōu)化,。

在封裝過(guò)程中,，模塊化芯片之間如何連接,，不同芯片之間如何封裝,，都需要借助EDA軟件不斷地仿真模擬,，完成信號(hào),、電源,、熱等協(xié)同設(shè)計(jì),。

EDA軟件位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游，近年來(lái),，在下游強(qiáng)勁需求以及技術(shù)融合趨勢(shì)下,，全球EDA市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì),。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),，全球EDA市場(chǎng)規(guī)模已從2012年的65．40億美元提升至2020年的114．70億美元,，復(fù)合增速達(dá)7．30％。

有研究院預(yù)測(cè),，2022年，全球EDA行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到136．40億美元,。

Synopsys,、Cadence和SiemensEDA是公認(rèn)的EDA軟件三巨頭,，三家企業(yè)均擁有完整的全流程EDA工具,，且部分流程工具在細(xì)分領(lǐng)域擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),，根據(jù)賽迪智庫(kù)和前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),，2020年國(guó)際EDA三大巨頭的EDA軟件占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的78％,。

值得注意的是，我國(guó)本土EDA廠商華大九天在中國(guó)EDA市場(chǎng)市占率排名第四,，為5．9％,。

相比國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)提供的EDA產(chǎn)品及服務(wù)較為豐富,，并且擁有自身的拳頭產(chǎn)品,，業(yè)務(wù)遍布全球,，競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng),。我國(guó)EDA本土領(lǐng)先廠商主要專注于某一細(xì)分領(lǐng)域,，提供的EDA產(chǎn)品較為單一,，競(jìng)爭(zhēng)力一般,，3nm以下的EDA軟件更是國(guó)產(chǎn)軟件的無(wú)人區(qū),。

如今美國(guó)斷供中國(guó)3nm以下EDA軟件，對(duì)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)講無(wú)疑是雪上加霜,。

受限于起步較晚，相關(guān)技術(shù)嚴(yán)重依賴進(jìn)口,，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)距離國(guó)際先進(jìn)技術(shù)仍有一段差距,。而Chiplet概念作為先進(jìn)封裝的一種方式,，在相關(guān)技術(shù)實(shí)力沒有完全追趕的情況下,，很難助力中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)彎道超車,，如今美國(guó)從EUV光刻機(jī)到EDA軟件,，從技術(shù)到產(chǎn)品,，全方位多領(lǐng)域封鎖國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),，國(guó)產(chǎn)強(qiáng)芯之路任重而道遠(yuǎn)。

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