正值2023农历新年之际,浙商证券发布的一篇文章,将过去的一年国内半导体的“最热词”——Chiplet再一次凸显在人们面前:
图片来自:新浪财经
浙商证券布研究报告称:面对美国的科技封锁,未来三年中国半导体突破的重心在于突破能用和Chiplet。
(Chiplet不仅是延续后摩尔时代的关键,也是国内布局先进制程的解决方案之一,将成为未来行业发展的主线。)
就在本周,在达摩院发布2023十大科技趋势中,更将Chiplet技术称为:是有望重塑芯片产业格局的技术:
图片来自:达摩院(阿里巴巴)
达摩院认为:当今芯片领域在算力需求暴涨、摩尔定律放缓的夹击下,Chiplet技术有望重塑芯片产业格局;其在报告中明确表示:
存算一体和Chiplet模块化设计封装将有长足进展;基于SRAM、NOR Flash等成熟存储器的存内计算有望在智能家居、可穿戴设备等场景实现规模化商用;Chiplet互联标准的逐渐统一将重构芯片研发流程......
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当然,Chiplet的热度未止于机构的“纸上谈兵”;更多的是,众多国内外半导体巨头的加入及产品落地:
图片来自:CES 2023,AMD董事长兼CEO苏姿丰在CES上展示Instinct MI300
仅在2023年初数天内,以AMD为首的国外半导体企业均宣布其承载Chiplet技术新产品的进展:
在今年CES 2023中,AMD推出的首款数据中心/HPC级的APU Instinct MI300,采用Chiplet技术,在4块6纳米芯片上,堆叠了9块5纳米的计算芯片。AMD表示,相较于上一代的Instinct MI250,提升了8倍的AI训练算力和5倍的AI能效。
无独有偶,英特尔发布的Ponte Vecchio计算芯片,就是采用3D封装的Chiplet技术,在单个产品上整合了47个小芯片,综合实现了计算、存储、网络多项功能,将异构集成的技术提升至新水平。
最为特别的当属英伟达发布了的一款数据中心专属CPU——“Grace CPU超级芯片”。该芯片由两颗CPU芯片组成,其间通过NVLink-C2C技术进行互连,NVLink-C2C技术是一种新型的高速、低延迟、芯片到芯片的互连技术,与Chiplet技术有异曲同工之妙......
如果说以上种种,被我们视为:Chiplet点燃了全球半导体的技术革新;那么,2023年的Chipet也必须在中国本土“旭日东升”!
图片来自:中国半导体协会,近年来的制裁事件
回望我国半导体产业,在科技脱钩、贸易壁垒等诸多因素下,国产芯片的后续工艺迭代问题成为了悬在我国半导体供应链头上的“达摩克利斯之剑”:
随着中国芯片产业越大、涉及的领域越多,对外依赖性就越强;这就导致一旦中国受到“俄式制裁”,被卡脖子的领域也都会一一暴露。
以目前绝大数人都关注光刻机而言,由于是中国大陆技术的相关起步时间较晚,如遭遇“俄式制裁”我国目前只能量产用于90nm芯片制造的光刻机。
与此同时,Chiplet技术的“化繁为简,降本增效”的特点,使其成为中国半导体企业破解芯片技术封锁的重要技术方向之一:
图片来自:Google
其主要可以体现在以下两大优势:
首先是提高良品率:
在晶体管尺寸相同的情况下,增加集成功能单元晶体管数量的唯一方法是扩大芯片面积,无论是在器件平面上还是在垂直方向上,但是增加芯片面积的问题是更大的芯片更容易出现制造缺陷。
而这个时候Chiplet技术的应用可以不增加单个芯片的总体面积从而实现高性能,而Chiplet通过将产品分散在多个半导体芯片上,从根本上分散了产品的风险状况。
这也导致,在7nm相同方案下,Chiplet的良品率比SoC提高将近一倍,总成本下降了13%。(数据来自IEEE)
图片来自:中国半导体行业协会
其次是Chiplet具有高设计弹性:
由于SoC方案采用统一的工艺制程,导致SoC芯片上的各部分要同步进行迭代,这使得SoC芯片的迭代进程放缓。
而Chiplet模式可以对芯片的不同单元进行选择性迭代,迭代部分裸芯片后便可制作出下一代产品,大幅缩短产品上市周期。
当然,Chiplet的经济属性远不止“节省”一词;由其所直接承载或催化的价值板块,可谓“面广量大”:
根据新思界产业研究中心发布的《2022-2027年Chiplet行业风险投资态势及投融资策略指引报告》显示:
当今市场,Chiplet技术主要应用在自动驾驶、数据中心、消费电子、高性能计算、高端智能芯片等领域;
预计2025-2035年,全球Chiplet市场规模将从65亿美元增长至600亿美元,行业发展进入高速增长阶段。
且随着时间的推移和下游产业发展:
无论是以承载Chiplet技术的高性能计算、AI等方面的巨大运算市场的不断扩大。(以最新的AIGC和计算生物学市场为例,其双双规模或将都超万亿....)
还是以当下紧迫的5G通讯芯片国产化替代和数字城镇化建设。(2022年,全球5G芯片市场规模预计为55亿美元,2027年有望增至229亿美元,2022-2027年CAGR将达到33%以上。)
我们可以说:承载Chiplet的价值板块或许总会令人“意想不到”!
针对以上种种,对于我国整体而言,我们对Chiplet技术的探望也进一步上升到了国家政策联立的层面:
2022年12月,中国发布了首个原生Chiplet技术标准《小芯片接口总线技术要求》,将有助于行业的规范化、标准化发展:
《小芯片接口总线技术要求》 描述了CPU、GPU、人工智能芯片、网络处理器和网络交换芯片等应用场景的小芯片接口总线(Chiplet)技术要求,包括总体概述、接口要求、链路层、适配层、物理层和封装要求等;
以灵活应对不同的应用场景、适配不同能力的技术供应商,通过对链路层、适配层、物理层的详细定义,实现在小芯片之间的互连互通,并兼顾了PCIe等现有协议的支持,列出了对封装方式的要求。
由于时间受限,本次关于2023年的Chiplet我们就先介绍这么多......
或许,我们都知道:
中国Chiplet产业链还不成熟,存在诸多技术挑战,比如芯片测试良率、互连技术、集成封装技术、供电散热等方面的技术挑战,同时还存在芯片IP(知识产权)偏少,产业上下游的支持力度差等问题....
但,这也不正意味着:
一片属于中国半导体产业的蓝海已经在不断奔涌,它不断浮涌的巨浪正在等待一个又一个中国半导体弄潮儿的征服!
最后的最后,借由——苟况的一句名言:
不登高山,不知天之高也......
愿每一位半导体从业者可以——
登高,而望远!