搜索量暴增6000倍 “小芯片”能突围芯片封锁？
搜索量暴增6000倍“小芯片”能突围芯片封锁？CES2023开幕演讲上，美国芯片巨头AMD发布全球首个集成数据中心APU（加速处理器）芯片InstinctMI300，其采用5nm和6nm的先进Chiplet3D封装技术，实现高达1460亿个晶体管，AI性能比前代提升8倍以上，最快2023年下半年发货；国内晶圆封装龙头长电科技（600584.SH）宣布，公司XDFOIChiplet高密度多维异构集成系列工艺已按计划进入稳定量产阶段，同步实现4nm节点多芯片系统集成封装产品出货。实际上，Chiplet是一种芯片“模块化”设计方案，通过2.5D/3D集成封装等技术，能够将不同工艺节点、不同功能、不同材质的芯片，如同搭积木一样集成一个更大的系统级芯片（SoC)。与传统的SoC方案相比，Chiplet模式具有设计灵活性、成本低、上市周期短等优势，非常适用于高性能计算等领域。例如，搭配28nm、14nm等不同制程芯片，通过Chiplet等技术集成的芯片，可接近7nm芯片性能和作用，而且成本最高降低50%以上——设计一款5nm芯片的总成本接近5亿美元。而且，国产Chiplet有助于减少美国对先进技术封锁的影响。根据钛媒体App编辑的统计，自2022年8月开始，“Chiplet”的百度中文搜索量突然猛增，周搜索指数最高增长6123倍。而在去年12月中的一周内，搜索量暴增1005倍，热度仅次于“布洛芬”、口罩和抗原等。这意味着，最近很多人开始在中文互联网上搜索、了解Chiplet半导体技术。“Chiplet”过去一年的中文搜索增长趋势（来源：钛媒体App/百度指数）清华大学集成电路学院院长吴华强教授在2022年ICWorld大会上表示，Chiplet是延续摩尔定律的重要技术路径，对中国至关重要，是核心战略产品：是集成电路产业后摩尔时代重要技术路径；具有极高的商业价值；为没有EUV光刻机下争取战略缓冲期；可重新定义产业链。去年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》，被认为是AMD、台积电发起的国际UCIe标准的“中国创新版”，有超过60家企业参与，成为Chiplet行业标准的PlanB。不过，当前Chiplet还存在很多争议和挑战。无论是国内芯片IP（知识产权）偏少，产业上下游的支持力度差，还是芯片测试良率、互连技术、集成封装技术、供电散热等方面的技术挑战，都说明国内Chiplet产业链还不成熟，距离自主可控还有一定距离。“国内已经具备了一定的Chiplet芯片设计能力，但是普遍基于海外的制造和集成工艺。”吴华强坦言。那么，在加快芯片“国产替代”的大背景下，Chiplet能否将成为中国突围芯片封锁的“救星”？争议中的“灵丹妙药”事实上，Chiplet并不是一项新的技术名词。早在2009年，英特尔在制造一款复杂处理器（i7Nehalemprocess）时，就提到了类似Chiplet的多芯片3D集成的概念，当时这一消息还没被很多人关注到。随后2015年ISSCC大会上，美国芯片巨头Marvell创始人周秀文提出了MoChi（模块化芯片）架构概念。同一年，美国芯片巨头AMD公司就以实现性能、功耗和成本的平衡为目标，率先将Chiplet应用于商业产品中，自此之后陆续使用HBM、Chiplet和3DChiplet等技术研发芯片产品。为什么要Chiplet？一个核心原因就是：摩尔定律的放缓以及先进芯片设计成本越来越高，通过Chiplet实现对算力的无止境需求。事实上，近年来，随着高性能计算、人工智能、5G、汽车、云端等应用的蓬勃发展，要求芯片成品制造工艺持续革新以弥补摩尔定律的放缓，先进封装技术变得越来越重要，也逐渐成为芯片公司加码布局的重点。而Chiplet将SoC模块化之后，可以减少重复的设计和验证环节，提高产品的迭代速度，与更加追求效率的后摩尔时代调性相同。Chiplet是行业技术、市场需求与经济效益协同选择的结果，近年来加速爆发主要源于三方面：1、摩尔定律呈现放缓趋势，先进制程工艺逐渐接近物理极限、成本高且产能有限；2、单芯片算力逐渐无法满足人工智能、大数据、科学计算等战略应用算力需求激增要求：3、万物智能互联时代，市场对芯片多样化、敏捷化开发需求极高。2019年，AMD发布7nm制程的Ryzen3000系列，其中内置基于Chiplet技术的Zen2内核，实现了对英特尔落后制程和性能上的超越，以较高的性价比快速分食PC处理器芯片领域的市占率。2021年6月，AMD发布了基于3DChiplet技术的3DV-Cache，使用台积电的3DFabric先进封装技术，引入垂直Cache，让存储架构基于Chiplet以3D堆叠的形式与处理器封装在一起，最后概念产品中每个Ryzen5000Chiplet的存储架构实现接近翻倍的提升。苹果Chiplet专利与M1Ultra芯片随后，科技巨头们也嗅到了Chiplet技术的商业化前景。2022年3月，苹果公司发布的自研M1Ultra芯片，就是通过Chiplet封装方案，将两个M1Max芯片互连，以实现更高的性能以及更经济的方案；2021年特斯拉发布的7nmDojoAl超算模组，采用了Chiplet技术，每秒可执行1024亿次计算，性能远远高于其他芯片产品，甚至还取代日本的“富岳”成为全球最快的超级计算机。此外，Chiplet技术类似于预制菜概念，引入了平台化设计模式。一方面，这种系统平台带来成熟解决方案，可固化成的标准组件，降低技术风险，减少重复开发；另一方面平台化设计使技术收敛，易于实现标准化，形成生态的必要系件，而且系统开发变为软件开发+定制功能实现，加速了应用开发和应用创新。根据调研机构Omdia数据显示，到2024年，Chiplet处理器芯片的全球市场规模将达到58亿美元，较2018年增长9倍。到2035年，全球Chiplet芯片市场规模将有望扩大到570亿美元，较2024年增长近10倍。基于Chiplet的系统芯片示意图（来源：IEEE会议）“（Chiplet）解决7nm、5nm及以下工艺中，性能与成本的平衡，能降低较大规模芯片的设计时间和风险。”芯原股份CEO戴伟民十分看好Chiplet这项技术发展。去年一场线上会议中，戴伟民直言，Chiplet技术能使中国构建计算机和电子设备核心的中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)的“战略库存”。对于中国来说，Chiplet技术的最大吸引力在于，它可以在降低成本下，实现不同工艺节点的芯片产品搭配，并通过添加或删除Chiplet，来创建具有不同功能集的不同产品。除了降低成本外，还能大大缩短研发时间，增强企业的市场竞争力。“Chiplet技术带来系统综合性能的提升，可弥补中国EUV光刻机等关键装备不足缺陷。采用Chiplet技术，可以支撑换道发展变革性技术，为中国集成电路产业发展争取战略缓冲期。”吴华强表示，随着数字化与智能化进程加快，对算力需求紧迫，高性能计算芯片有望成为引爆Chiplet市场的核心产品。不过，清华大学教授魏少军却认为，Chiplet处理器芯片是先进制造工艺的“补充”，而不是替代品。“其目标还是在成本可控情况下的异质集成。”综合考虑成本、性能等多方面的因素，魏少军表示，Chiplet技术最大的应用场景，主要包括计算逻辑与DRAM（动态随机存储）集成、手机领域通过Chiplet将多颗芯粒集成以节省体积、以及汽车、工业控制、物联网等领域。云岫资本合伙人兼首席技术官赵占祥此前在公开演讲中也指出，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。每款用Chiplet技术实现的大芯片一定是两者共同作用的产物。“盲目夸大Chiplet的作用也是不对的，只是Chiplet设计方式加上成熟工艺在某些场景下小于或等同于先进工艺的作用，Chiplet并不能替代以光刻机的演进为主要方向的传统集成电路技术路线。”中国计算机互连技术联盟CCITA郝沁汾对钛媒体App表示，只靠C...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338137.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338137.htm
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