随着摩尔定律似乎接近极限,中国已经为小芯片开发了一个本土的互连接口。
据中国财联社报道,中国小芯片联盟与中国的系统集成商、IP 供应商以及封装、测试和组装制造商合作,推出了中国本土的小芯片互连接口标准——ACC 1.0(高级成本驱动的小芯片接口 1.0),旨在协调中国封装、测试和组装行业的供应商和 IC 基板制造商,以实现成本控制和商业可行性。据财联社主题库显示,相关上市公司中:
华天科技已具备 chiplet 封装技术平台,公司 Chiplet 系列工艺实现量产,主要应用于 5G 通信、医疗、物联网等领域。
同兴达子公司昆山同兴达 (002845) 芯片先进封测(GoldBump)全流程封装测试项目团队掌握 chiplet 相关技术。
根据中国交叉信息核心技术研究所的一份声明,中国的半导体生态系统仍处于发展阶段,在当前国际形势下可能仍处于追赶阶段。声明补充说,为确保技术的突破,中国供应商从上游到下游必须合作建立生态系统,下游需求带动上游投资以实现大规模生产的规模经济,从而形成良性循环。
随着摩尔定律逼近物理极限,chiplet 被视为未来先进半导体制造和封装不断提升芯片性能的替代方式。小芯片不是将整个微芯片作为一个单元来设计和制造,而是通过将多个芯片组合在一起来实现微芯片的模块化设计和组装,从而提供灵活性、更快的上市时间并降低制造成本。
中国半导体行业也在关注小芯片,以实现更好的芯片性能,尤其是当中国半导体生态系统面临美国及其盟友的遏制时。中国小芯片联盟成立于 2020 年 9 月,当时美国对中国的中芯国际实施出口禁令。
在中国以外,英特尔、台积电、微软、三星电子、高通、AMD 和日月光组成了通用小芯片互连高速联盟,以发展小芯片生态系统。据 Omdia 称,到 2035 年,chiplet 市场预计将达到 570 亿美元。AMD、台积电、英特尔、英伟达等芯片巨头厂商嗅到了这个领域的市场机遇,近年来开始纷纷入局 Chiplet。
AMD 最新几代产品都极大受益于「SiP+Chiplet」的异构系统集成模式;另外,近日苹果最新发布的 M1 Ultra 芯片也通过定制的 Ultra Fusion 封装架构实现了超强的性能和功能水平,包括 2.5TB/s 的处理器间带宽。
在学术界,美国加州大学、乔治亚理工大学以及欧洲的研究机构近年也逐渐开始针对 Chiplet 技术涉及到的互连接口、封装以及应用等问题展开研究。
据 Omdia 报告,预计到 2024 年,Chiplet 市场规模将达到 58 亿美元,2035 年则超过 570 亿美元,市场规模将迎来快速增长。
UCIe 是实现 Chiplet 互联标准的关键。随着 Chiplet 逐步发展,未来来自不同厂商的芯粒之间的互联需求持续提升。22 年 3 月出现的 UCIe,即 Universal Chiplet Interconnect Express,是一种由 Intel、AMD、ARM、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta 和微软等公司联合推出的 Die-to-Die 互连标准,其主要目的是统一 Chiplet(芯粒)之间的互连接口标准,打造一个开放性的 Chiplet 生态系统。UCIe 在解决 Chiplet 标准化方面具有划时代意义。
借助 UCIe 平台,未来有望实现更加完整的 Chiplet 生态系统。UCIe 产业联盟发布了涵盖上述标准的 UCIe1.0 规范。UCIe 联盟在官网上公开表示,该联盟需要更多半导体企业的加入,来打造更全面的 Chiplet 生态系统。同时,加盟的芯片企业越多,意味着该标准将得到更多的认可,也有机会被更广泛的采用。
后摩尔时代,Chiplet 给中国集成电路产业带来了巨大发展机遇。首先,芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛;其次,半导体 IP 企业可以更大地发挥自身的价值,从半导体 IP 授权商升级为 Chiplet 供应商,在将 IP 价值扩大的同时,还有效降低了芯片客户的设计成本,尤其可以帮助系统厂商、互联网厂商这类缺乏芯片设计经验和资源的企业,发展自己的芯片产品;最后,中国大陆的芯片制造与封装厂可以扩大自己的业务范围,提升产线的利用率,尤其是在高端先进工艺技术发展受阻的时候,还可以通过为高端芯片提供基于其他工艺节点的 Chiplet 来参与前沿技术的发展。