chiplet前景：其实是个旧概念

chiplet前景：其实是个旧概念以 AMD、台积电和英特尔为代表的多家集成电路产业链领导厂商早前已经发布了量产可行的 Chiplet 解决方案、接口协议或封装技术，其中，AMD 已经率先实现 Chiplet 量产。Chiplet 并不是一个新鲜的概念，是17年诞生的一种封装理念。谁能率先推动摩尔定律的发展，就可以在市场上获得更多份额。光大证券指出，Chiplet 是延续摩尔定律的新技术，有望延续摩尔定律的“经济效益”。作为摩尔定律的救星，Chiplet受到了包括AMD、Intel、苹果等公司的青睐，已经被应用到它们的产品中。那么，究竟什么是 Chiplet ？Chiplet 的优势和难点都有哪些？本文将重点回答这些问题。

文 | 苏黎

编辑 | 殷浪浪

出品 | 数智界

随着芯片制程工艺的发展，工艺迭代至3nm及以下，迭代进度放缓、芯片成本攀升问题逐步暴露，将整个半导体产业链向前推进半个世纪的“摩尔定律”逐渐失灵，进入后摩尔定律时代。

谁能率先推动摩尔定律的发展，就可以在市场上获得更多份额。光大证券指出，Chiplet 是延续摩尔定律的新技术，有望延续摩尔定律的“经济效益”。

作为摩尔定律的救星，Chiplet受到了包括AMD、Intel、苹果等公司的青睐，已经被应用到它们的产品中。

那么，究竟什么是 Chiplet ？Chiplet 的优势和难点都有哪些？本文将重点回答这些问题。

一、什么是Chiplet？

Chiplet 并不是一个新鲜的概念，是17年诞生的一种封装理念。

以 AMD、台积电和英特尔为代表的多家集成电路产业链领导厂商早前已经发布了量产可行的 Chiplet 解决方案、接口协议或封装技术，其中，AMD 已经率先实现 Chiplet 量产。

近阶段，Chiplet突然开始爆火，在远川研究所的一次直播课中，高级制作人张伟栋解释主要有两点原因：一是UCIE产业联盟成立，推出了统一的接口标准，Chiplet具备了大规模发展的基础；二是Chiplet的先行者AMD的市值在近日超过了英特尔，让大家看到了Chiplet的广阔前景。

Chiplet，又称芯粒或者小芯片，将一类满足特定功能的 die（裸片），通过 die-to-die 内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起，形成一个系统芯片。其中，先进的集成封装技术是关键。

简单来说，Chiplet 和拼图类似，是把复杂功能的大芯片分小块设计加工出来，再连接封装在一起，最终形成一个系统芯片。

与主流系统级单芯片（SoC）追求高度集成化刚好相反，Chiplet 负责分解。

具体来看，SoC是将多个负责不同类型计算任务的计算单元，通过光刻的形式制作到同一块晶圆上，利用先进制程对所有的单元进行全面的提升。Chiplet则是从设计开始就先按照不同的计算单元或功能对一块复杂的SoC 芯片进行分解，采取“择优录取”方式，在每个单元选择最适合的半导体制程工艺进行分别制造，再通过先进封装技术将各个单元彼此关联，最终集成封装成一个系统级芯片组。

二、Chiplet的优势和难点‍

具体来看，Chiplet 有三大优势：

第一，可以大幅提高大型芯片的良率。

由于高性能计算、AI等方面的巨大运算需求，集成更多功能单元和更大片上储存让芯片面积急剧增大，芯片面积与芯片良率成反比，面积越大越容易出现问题。同时，一片晶圆能够切割出大芯片的数量较少，一个微小的缺陷却可以让一颗大芯片直接报废。

Chiplet 可以将单一的裸片面积做小以确保良率，并用高级封装技术把不同的芯粒集成在一起。

第二，有利于降低设计的复杂度和设计成本。

正是由于 Chiplet 是将小芯片组合代替一个大的单片芯片，所以小芯片的低工艺和高良率就可以有效降低成本开销。通过采用已知合格的裸片进行组合，也可以有效节省研发投入，并且缩短芯片研发周期。

同时，Chiplet 芯片集成应用较多的是广泛而成熟的芯片裸片，可以降低研制风险，从而减少重新流片及封装的次数，也节省了成本。

第三，有望降低芯片制造的成本。

SoC 大部分的元件并不依赖先进制程就能发挥良好性能，进行 Chiplet 化之后，不同的芯粒可以根据需要选择合适的工艺制程分开制造，而不是全部都采用先进制程在一块晶圆上进行一体化制造，避免浪费，可以极大地降低芯片制造成本。

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。

当前，Chiplet 仍处于早期状态。根据云岫资本分类，2022年及以前是 Chiplet 生态早期，设计商发力，分析自家大芯片并寻求先进封装组合起来，还没有对产业链形成冲击。2022年至2023年，属于成长期，设计商对自家设计的 Chiplet 进行自重用和自迭代，工艺和互联标准等生态逐步成型并统一。2023年至2025年，是 Chiplet 生态的成熟期，并诞生一批业务相关的新公司。

作为 Chiplet 概念股，苏州固锝连续两天涨停，援引南方财经记者采访，公司相关负责人表示前沿技术落地需要时间，Chiplet 目前还是实验室状态。

实际上，让多个小芯片裸片互联起来并最终异构集成成为一个大芯片，面临着诸多技术挑战，最明显的难题就是互联和封装。

一方面，Chiplet 的各个裸片之间是彼此独立的，整合层次更高，不集成于单一晶圆片上，不仅要实现裸片之间的互联，也要保障各部分之间的信号传输质量。

随着 Chiplet 逐步发展，以后来自不同厂商的芯粒之间的互联需求也将持续提升。Chiplet 模式需要实现各家芯片的互联，如何界定互联标准是重要问题。

另一方面，Chiplet 虽然避免了超大尺寸裸片，但也意味着需要超大尺寸封装，同时高度融合晶圆后道工艺，更在封装方面带来了极限技术挑战。

比如封装加工精度和难度进一步加大，工艺窗口进一步变窄，通用设备比例降低，设备升级需求大等。

除此之外，散热和功率分配也是需要考虑的巨大问题。

目前头部的IDM 厂商、晶圆代工厂以及封测企业都在积极推动不同类型的先进封装技术，以抢占这块市场。