Chiplet国内红火发展背后的冷思考

前言：

近年来美国联合产业链头部其他国家对中国实施技术封锁，尤其是在高端芯片制程实施技术锁定，中国芯片产业的制程的商业化遭遇极大挑战。

此时此刻，Chiplet这种在不突破制程的情况下，短期大幅提高芯片效能的技术标准整合方案对中国芯片产业的快速发展具备一定的战略意义。

作者 ｜ 方文

图片来源 ｜ 网 络

国内Chiplet技术发展模式不太一样

美国的Chiplet更多的集中在像英特尔、AMD这些大的公司手中，他们是一个封闭的生态，每家公司有自己的一个Chiplet的方案和架构。

而中国每家大芯片公司规模都不大，没有一家公司有实力把整个Chiplet生态给打造出来，所以中国Chiplet未来是很多公司一起参与，会形成产业链分工的一个状态。

Chiplet的技术结构可以分为三个层次：

一是底层的工艺技术，即先进封装技术；

第二是构成Chiplet的元器件、芯粒、IP以及其他如IO、供电、散热以及相关的协议；

三是新生态。

通过这几个层次的组合或融合，才能够形成Chiplet的良好技术基础或生态基础。

Chiplet面临两项突出的问题，一是需要进一步压缩片间线路的宽度以支持尽可能高的片间互联带宽。

二是Chiplet尺寸快速增加，带来很多问题（比如翘曲），非常容易出现芯片时效。针对细线路和大尺寸封装需要进一步迭代开发。

综合来看，Chiplet的设计方法和单芯片设计方法差异很大，需要新的设计方法学的引领，同时还需要Foundry和OSAT 提供配套的工艺信息的支撑。

所以从EDA行业看，希望与上下游的企业一起共同打造Chiplet的设计生态。

此外，国内半导体创业企业中做CPU、GPU等大芯片的企业越来越多，随着功能集成要求更多，性能要求更高，设计面临的挑战也越来越大。

当前，Chiplet产业处于发展初期，Chiplet供应商关心Chiplet的一次性工程费用该由谁来承担；

应用商则担心是否有足够丰富的Chiplet可以应用，以及Chiplet产品的性价比能否先被验证，存在先有［鸡］还是先有［蛋］的问题。

Chiplet模式的发展还有很长的路要走，它既是一次技术升级，包括封装测试技术、EDA工具、芯片架构设计等，也可能带来一次对传统半导体产业链的重构。

国内加紧布局和生态不足

Chiplet将不同工艺节点和不同材质的芯片通过先进的集成技术封装集成在一起，形成一个系统芯片，实现了一种新形式的IP复用。

所以，Chiplet产业链中所孕育的强大商机成为众厂商磨刀霍霍的必争之地。

Chiplet很大的优势是IP复用，芯原股份和芯动科技这类的IP供应商的升级和努力，将能够帮助系统厂商、互联网厂商这类缺乏芯片设计经验和资源的企业更好的自研产品。

Chiplet技术的实现必依托于先进封装，如SiP、2．5D／3D等，因此，国内的封装厂自是要抓住这波潮流。

越接近摩尔定律极限如5nm、3nm和2nm的芯片走Chiplet设计路线越有意义；再就是想用一套Chiplet来搭配高中低档的产品，充分发挥Chiplet的复用能力；

生态建设是一项技术革命的关键，唯有越来越多的芯片设计企业开始采用Chiplet设计的时候，才能使国内整个Chiplet生态更成熟稳定。

实际上Chiplet本质上还是一个集成的技术，整体性能优秀的前提是不能有任何一个短板；

同时又加了互联，散热等一系列集成上的难点，所以Chiplet虽然也许能绕过一些障碍，但同时这技术本身又制造了更多障碍。

困难不妨碍Chiplet在国内的发展

今年3月份，AMD、Arm、英特尔、高通、三星、台积电、微软、谷歌、Meta、日月光等十家行业巨头组成UCIe产业联盟，携手推动Chiplet接口规范的标准化，目前多家中国大陆半导体公司也加入了该联盟。

与此同时，国际厂商Intel、TSMC、Samsung等多家公司均创建了自己的Chiplet生态系统，积极抢占Chiplet先进封装市场。

而国内多家头部企业已经敏锐地嗅到Chiplet领域的机遇，也纷纷布局Chiplet等先进封装技术。

芯原微电子、超摩科技、芯和半导体、芯耀辉等中国大陆半导体企业相继宣布加入该联盟，UCIe迎来了首批中国军团。

截至目前，摩尔精英、牛芯半导体、芯云凌、长鑫存储、阿里巴巴、OPPO、芯动科技等多家国内企业已成为UCIe联盟成员，为发力Chiplet的中国半导体产业注入了一针强心剂。

早在2014年，华为海思与台积电合作的64位Arm架构服务器处理器Hi16xx，采用台积电异构CoWoS 3D IC封装工艺，可以视为早期Chiplet实践。

芯原股份基于［IP芯片化］和［芯片平台化］两大设计理念，推出了基于Chiplet架构所设计的高端应用处理器平台。

芯动科技推出的首款高性能服务器级显卡GPU［风华1号］使用了Innolink Chiplet技术，将不同功能不同工艺制造的Chiplet进行模块化封装，成为一个异构集成芯片；

2022年4月，又率先推出国产自主研发物理层兼容UCIe标准的IP解决方案Innolink Chiplet。

寒武纪在2021年11月发布了其第三代云端AI芯片思元370，基于7nm制程并且是其首款基于Chiplet技术的AI芯片。

结尾：

Chiplet不仅是先进封装，合理的架构设计才能和封装技术相得益彰。

架构设计和先进封装齐头并进，才能加速Chiplet的落地与实现。

部分资料参考：半导体产业纵横：《Chiplet概念大热，火了IP公司》，半导体行业观察：《“风口浪尖”的Chiplet，有人疯狂涌入，有人划清界限》，证券市场红周刊：《Chiplet成为半导体发展新热门方向》，36氪：《Chiplet会给半导体行业带来哪些机会与挑战？》

原文标题:AI芯天下丨分析丨Chiplet国内红火发展背后的冷思考