前言:
近年來美國聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈頭部其他國家對(duì)中國實(shí)施技術(shù)封鎖,,尤其是在高端芯片制程實(shí)施技術(shù)鎖定,,中國芯片產(chǎn)業(yè)的制程的商業(yè)化遭遇極大挑戰(zhàn)。
此時(shí)此刻,,Chiplet這種在不突破制程的情況下,,短期大幅提高芯片效能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)整合方案對(duì)中國芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具備一定的戰(zhàn)略意義。
國內(nèi)Chiplet技術(shù)發(fā)展模式不太一樣
美國的Chiplet更多的集中在像英特爾,、AMD這些大的公司手中,,他們是一個(gè)封閉的生態(tài),每家公司有自己的一個(gè)Chiplet的方案和架構(gòu),。
而中國每家大芯片公司規(guī)模都不大,沒有一家公司有實(shí)力把整個(gè)Chiplet生態(tài)給打造出來,,所以中國Chiplet未來是很多公司一起參與,,會(huì)形成產(chǎn)業(yè)鏈分工的一個(gè)狀態(tài),。
Chiplet的技術(shù)結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)層次:
一是底層的工藝技術(shù),即先進(jìn)封裝技術(shù),;
第二是構(gòu)成Chiplet的元器件,、芯粒、IP以及其他如IO,、供電,、散熱以及相關(guān)的協(xié)議;
三是新生態(tài),。
通過這幾個(gè)層次的組合或融合,,才能夠形成Chiplet的良好技術(shù)基礎(chǔ)或生態(tài)基礎(chǔ)。
Chiplet面臨兩項(xiàng)突出的問題,,一是需要進(jìn)一步壓縮片間線路的寬度以支持盡可能高的片間互聯(lián)帶寬,。
二是Chiplet尺寸快速增加,帶來很多問題(比如翹曲),,非常容易出現(xiàn)芯片時(shí)效,。針對(duì)細(xì)線路和大尺寸封裝需要進(jìn)一步迭代開發(fā)。
綜合來看,,Chiplet的設(shè)計(jì)方法和單芯片設(shè)計(jì)方法差異很大,,需要新的設(shè)計(jì)方法學(xué)的引領(lǐng),同時(shí)還需要Foundry和OSAT 提供配套的工藝信息的支撐,。
所以從EDA行業(yè)看,,希望與上下游的企業(yè)一起共同打造Chiplet的設(shè)計(jì)生態(tài)。
此外,,國內(nèi)半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)企業(yè)中做CPU,、GPU等大芯片的企業(yè)越來越多,隨著功能集成要求更多,,性能要求更高,,設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)也越來越大。
當(dāng)前,,Chiplet產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期,,Chiplet供應(yīng)商關(guān)心Chiplet的一次性工程費(fèi)用該由誰來承擔(dān);
應(yīng)用商則擔(dān)心是否有足夠豐富的Chiplet可以應(yīng)用,,以及Chiplet產(chǎn)品的性價(jià)比能否先被驗(yàn)證,,存在先有[雞]還是先有[蛋]的問題。
Chiplet模式的發(fā)展還有很長的路要走,,它既是一次技術(shù)升級(jí),,包括封裝測試技術(shù)、EDA工具,、芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)等,,也可能帶來一次對(duì)傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu),。
國內(nèi)加緊布局和生態(tài)不足
Chiplet將不同工藝節(jié)點(diǎn)和不同材質(zhì)的芯片通過先進(jìn)的集成技術(shù)封裝集成在一起,形成一個(gè)系統(tǒng)芯片,,實(shí)現(xiàn)了一種新形式的IP復(fù)用,。
所以,Chiplet產(chǎn)業(yè)鏈中所孕育的強(qiáng)大商機(jī)成為眾廠商磨刀霍霍的必爭之地,。
Chiplet很大的優(yōu)勢是IP復(fù)用,,芯原股份和芯動(dòng)科技這類的IP供應(yīng)商的升級(jí)和努力,將能夠幫助系統(tǒng)廠商,、互聯(lián)網(wǎng)廠商這類缺乏芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源的企業(yè)更好的自研產(chǎn)品,。
Chiplet技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必依托于先進(jìn)封裝,如SiP,、2.5D/3D等,,因此,國內(nèi)的封裝廠自是要抓住這波潮流,。
越接近摩爾定律極限如5nm,、3nm和2nm的芯片走Chiplet設(shè)計(jì)路線越有意義;再就是想用一套Chiplet來搭配高中低檔的產(chǎn)品,,充分發(fā)揮Chiplet的復(fù)用能力,;
生態(tài)建設(shè)是一項(xiàng)技術(shù)革命的關(guān)鍵,唯有越來越多的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)開始采用Chiplet設(shè)計(jì)的時(shí)候,,才能使國內(nèi)整個(gè)Chiplet生態(tài)更成熟穩(wěn)定,。
實(shí)際上Chiplet本質(zhì)上還是一個(gè)集成的技術(shù),整體性能優(yōu)秀的前提是不能有任何一個(gè)短板,;
同時(shí)又加了互聯(lián),,散熱等一系列集成上的難點(diǎn),所以Chiplet雖然也許能繞過一些障礙,,但同時(shí)這技術(shù)本身又制造了更多障礙,。
困難不妨礙Chiplet在國內(nèi)的發(fā)展
今年3月份,AMD,、Arm,、英特爾、高通,、三星,、臺(tái)積電、微軟,、谷歌,、Meta、日月光等十家行業(yè)巨頭組成UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,攜手推動(dòng)Chiplet接口規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化,,目前多家中國大陸半導(dǎo)體公司也加入了該聯(lián)盟,。
與此同時(shí),國際廠商Intel,、TSMC、Samsung等多家公司均創(chuàng)建了自己的Chiplet生態(tài)系統(tǒng),,積極搶占Chiplet先進(jìn)封裝市場,。
而國內(nèi)多家頭部企業(yè)已經(jīng)敏銳地嗅到Chiplet領(lǐng)域的機(jī)遇,也紛紛布局Chiplet等先進(jìn)封裝技術(shù),。
芯原微電子,、超摩科技、芯和半導(dǎo)體,、芯耀輝等中國大陸半導(dǎo)體企業(yè)相繼宣布加入該聯(lián)盟,,UCIe迎來了首批中國軍團(tuán)。
截至目前,,摩爾精英,、牛芯半導(dǎo)體、芯云凌,、長鑫存儲(chǔ),、阿里巴巴、OPPO,、芯動(dòng)科技等多家國內(nèi)企業(yè)已成為UCIe聯(lián)盟成員,,為發(fā)力Chiplet的中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)注入了一針強(qiáng)心劑。
早在2014年,,華為海思與臺(tái)積電合作的64位Arm架構(gòu)服務(wù)器處理器Hi16xx,,采用臺(tái)積電異構(gòu)CoWoS 3D IC封裝工藝,可以視為早期Chiplet實(shí)踐,。
芯原股份基于[IP芯片化]和[芯片平臺(tái)化]兩大設(shè)計(jì)理念,,推出了基于Chiplet架構(gòu)所設(shè)計(jì)的高端應(yīng)用處理器平臺(tái)。
芯動(dòng)科技推出的首款高性能服務(wù)器級(jí)顯卡GPU[風(fēng)華1號(hào)]使用了Innolink Chiplet技術(shù),,將不同功能不同工藝制造的Chiplet進(jìn)行模塊化封裝,,成為一個(gè)異構(gòu)集成芯片;
2022年4月,,又率先推出國產(chǎn)自主研發(fā)物理層兼容UCIe標(biāo)準(zhǔn)的IP解決方案Innolink Chiplet,。
寒武紀(jì)在2021年11月發(fā)布了其第三代云端AI芯片思元370,基于7nm制程并且是其首款基于Chiplet技術(shù)的AI芯片,。
結(jié)尾:
Chiplet不僅是先進(jìn)封裝,,合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)才能和封裝技術(shù)相得益彰。
架構(gòu)設(shè)計(jì)和先進(jìn)封裝齊頭并進(jìn),才能加速Chiplet的落地與實(shí)現(xiàn),。
部分資料參考:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫:《Chiplet概念大熱,,火了IP公司》,半導(dǎo)體行業(yè)觀察:《“風(fēng)口浪尖”的Chiplet,,有人瘋狂涌入,,有人劃清界限》,證券市場紅周刊:《Chiplet成為半導(dǎo)體發(fā)展新熱門方向》,,36氪:《Chiplet會(huì)給半導(dǎo)體行業(yè)帶來哪些機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn),?》
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