资料来源：芯榜等 物联网智库 整理发布 导读 12月16日，在“第二届中国互联技术与产业大会”上，首个由中国集成电路范畴相关企业和专家共同主导制定的《小芯片接口总线技术请求》团体规范正式经过工信部中国电子工业规范化技术协会的审定并对外发布。 在阅历将近一年的漫长等候后，中国自己的“小芯片”规范终于有了实质性停顿。12月16日，在“第二届中国互联技术与产业大会”上，首个由中国集成电路范畴相关企业和专家共同主导制定的《小芯片接口总线技术请求》团体规范正式经过工信部中国电子工业规范化技术协会的审定并对外发布。 这是中国首个原生集成电路Chiplet技术规范，对中国集成电路产业持续“摩尔定律”，突破先进制程工艺限制，探求先进封装工艺技术具有重要意义。 “摩尔定律”的另类持续 半个多世纪以来，摩尔定律不时是半导体行业展开背地的主要驱动力，它引领半导体技术的一次次创新展开，带动了消费电子的庞大胜利，也带来了现代世界的科技文化。但是近年以来，快速变更的半导体行业不时迫近先进制造工艺进程的极限，摩尔定律放缓以至终结的声音也愈演愈烈。摩尔定律开端被半导体行业重新审视，后摩尔定律时期的大幕也悄然拉开。 “传统的”摩尔定律完成的主要方式是让晶体管不时变小，经过不时快速的增加晶体管数量，完成芯片性能的不时翻番。这听上去很合理，由于近几年芯片从成熟制程到先进制程的展开过程正是如此。但随着先进制程迫近极限行将停滞，继续提升晶体管密度的措施也变得难上加难。
且不论3nm、2nm之后的先进制程之路该如何走，芯片设计复杂度的骤然提升增加了芯片开发周期，同时对芯片良率产生极大的影响，这也间接提升了芯片消费的难度和成本。此前有新闻媒体报道称，作为独一能够勉强对标台积电的三星，其3nm GAA制程技术的良率仅有20%，台积电相对愈加稳定，但也并不是处于万事大吉的状态。 即便先进制程的工艺可行、良率可观，同样随着制程技艺提升的成本也会水涨船高，且是大多数半导体设计公司所无法接受的高。一项来自半导体行业的统计显现，一个28nm芯片的设计成本为4000万美圆，16nm芯片的设计成本约1亿美圆，7nm芯片的设计成本疾速提升为2.2亿美圆，而5nm芯片的设计成本则更是高达5.4亿美圆。 当工艺制程提升遭遇瓶颈，当成本问题愈演愈烈，单芯片设计的技术道路也就很难继续走下去，基于小芯片堆叠技术道路的Chiplet技术生逢其时。Chiplet通常翻译为“芯粒”或者“小芯片”，是传统SoC展开到后摩尔时期持续提升集成度和芯片性能、降低成本的重要途径。 简单来说，Chiplet技术是对原本复杂的SoC芯片的解构，将满足特定功用的裸片经过die-to-die内部互连技术与底层基础芯片封装组合在一同，相似于搭建乐高积木普通，最后集成为一个系统级芯片。这样能够经过对不同功用模块的芯片选用适合的制程工艺，从技术方面完成各功用的最优化、成本的最小化、性价比的最大化、模块复用的灵活化。 更重要的是，Chiplet是物联网时期最需求的技术。物联网最大的特性在于严重的碎片化，这就一定无法经过一个通用芯片就处置一切问题。好比一个性能强大的通用芯片当然能够去掩盖到各种各样的应用场景当中，但或答应能会由于成本问题被弃用，究竟市场对技术计划的选择最终都会落到性价比上。而Chiplet所提供的“组装化”思绪无疑为满足物联网应用技术可行、成本可控产生了新启迪。 广受追捧的Chiplet Chiplet相比传统SoC益处多多，首先，小芯片属于异构集成，小芯片的每个特定模块能够采用不同工艺、资料和制程节点制造，以至能够不属于同一家企业，因而能够针对每个特定功用中止优化，并提升制造的灵活性；其次，小芯片良率高成本低，传统SoC需求经过光刻的方式在同一芯片上中止制造，单个计算单元失效会招致整个芯片的失效，而小芯片的制造是多个裸片封装组合在一同的。因而小芯片技术的应运而生，自但是然引来了业界的普遍看好。 Marvell开创人周秀文在ISSCC 2015上就提出了相似的芯片架构概念——Mochi（模块化芯片），旨在拆分SoC芯片的功用，经过模块化的方式构建芯片模组，从而完成更低的设计与消费成本。2018年，AMD公司率先将Chiplet应用于商业产品当中，其推出的“霄龙”型号处置器中就采用了小芯片架构设计，是当时功用集成度最高的芯片。2022年3月，苹果公司推出了一个性能爆表的顶级电脑芯片M1 Ultra，其采用的“胶水粘连”封装也是基于小芯片技术。2022年8月，英特尔公司发布Meteor Lake和Arrow Lake型号芯片，也是将不同中心数量、不同缓存大小、不同性能的模块混合，完成高效率和低功耗。
在国内，企业关于小芯片的追捧同样狂烈，也有不少的试水动作。曾经国内的芯片设计领头羊海思，早在2014年就与台积电协作过Chiplet技术。去年，网上又传播出一份关于华为海思双芯叠加的专利技术图，论述了将两颗芯片叠加在一同组合运用的概念，还可能将应用3D MCM中止封装。例如能够经过特殊的设计，将两颗14nm芯片叠加在一同，使其在性能上直接翻倍，堪比运用7nm技术。不外该项专利当时并未惹起过多关注，以至产生了部分质疑的声音。另外，国产芯片厂商芯动科技也在一款高性能效劳器级显卡GPU上运用过INNOLINK Chiplet技术。 小芯片取得了重要的商业化考证，不外距离小芯片真正爆发却还指日可待，直到UCle的呈现。由于大多数的商业化产业都是基于一家巨头的技术，或者小范围内企业抱团的成果。乐高积木之所以能够在全球盛行，其重要一个缘由就在于其积模件的规范化。 就Chiplet这一新兴技术而言，除了各大巨头的追捧外，能够互连的规范和统一的接口同样是生态和市场变强变大的重要要素。
于是能够看到，今年3月，在苹果公司发布M1 Ultra的前一周，英特尔、AMD、Arm、台积电、三星、日月光、高通、微软、谷歌云、Meta等十家巨头分离发起了一项Chiplet的新互联规范UCle，这几位成员中有全球顶级的芯片制造商，有全球最大的芯片封测商，也有抢先的芯片设计企业。这次半导体产业链的集结，也被行业看做Chiplet规范推行提高的新起点。 与此同时，国内Chiplet规范的制定也在稳步中止。2021年1月，华为海思牵头，与中芯国际、紫光展锐、长江存储、龙芯等国产半导体相关企业，组建了中国国产芯片联盟。同年5月，中国计算机互连技术联盟在工信部立项《小芯片接口总线技术请求》，由中国电子技术规范化研讨院、中科院计算所和国内多个芯片厂商协作展开规范制定工作。往常，该规范文件也完成意见征求并正式对外发布，这对我国集成电路的展开无疑将产生严重影响。 写在最后 Chiplet自身是一种封装理念，固然在集成电路设计和制造环节我国和世界顶尖水平差距较大，但在封测环节我国却用具有一定的市场优势。国内封测龙头企业在近几年经过自主研发和并购重组等伎俩，正逐步减少同国际先进企业的技术差距，在集成电路国际市场已有的分工中，具有了较强的市场竞争力和话语权。依据ittbank数据，2021年全球营收前十大封测厂商排名中就有三家企业位于中国大陆，分别为长电科技、通富微电和华天科技。 据Omdia讲演，到2024年，Chiplet的市场范围将抵达58亿美圆，2035年将超越570亿美圆，Chiplet的全球市场范围将迎来快速增长，这也将带给国产芯片行业弯道超车的机遇。Chiplet为国产替代开辟了新思绪，置信随着Chiplet小芯片技术的展开以及国产化替代进程的加速，经过带动我国封测产业的大展开，进而对我国实往常先进制程方面取得突破产生辅佐。 参考资料： 1.《中国首个原生Chiplet技术小芯片规范对外发布》，芯榜 2.《续写摩尔定律！国产Chiplet规范将出炉，小芯片迎来大爆发？》，物联传媒 3.《绕开先进制程封锁！中国“小芯片”规范草案行将公示，独家对话郝沁汾》，芯东西 |
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