Chiplet优势、发展现状及产业进展如何？

Chiplet 是延续摩尔定律的关键手段。

Chiplet 通过将大型芯片分解为多个具特定功能的小 芯片，并使用先进封装技术将它们互联，最终集成封装为一个系统芯片。这种硅片级别的 IP 整合重用技术可以有效提高芯片的研发速度，降低研发成本和门槛。摩尔定律正在放缓，而 Chiplet 的性价比逐渐凸显，通过突破单芯片 SoC 的诸多瓶颈，有望延续摩尔定律。

Chiplet 在设计成本、良率、制造成本、设计灵活性等方面具有明显优势。通过将大型芯片 拆解为多个小芯片，可以提高制造良率、降低芯片制造成本、提高芯片设计的灵活性和可定 制化程度，并缩短芯片上市时间。然而，Chiplet 方案在互联与封装两块还存在一定的难点， 需要解决高数据吞吐量与低数据延迟和误码率、能效和连接距离等问题，同时对封装工艺也 提出了更高的要求。尽管如此，Chiplet 技术的优势仍然使其成为延续摩尔定律的重要手段。

在高性能计算领域，Chiplet 技术已成为满足当下对算力需求的关键。通过将更多算力单元 高密度、高效率、低功耗地连接在一起，实现超大规模计算，同时高速互联网络将芯片级异 构系统实现高速预处理和数据调度，非先进制程构建 Cache 提高片上 Cache 的容量和性价比， 3D 近存技术降低存储访问功耗，从而满足大模型参数需求。服务器、自动驾驶等领域适合 Chiplet 落地场景，而消费电子由于对轻薄、功耗要求较高，不太适合应用 Chiplet。随着算 力、存储等需求升级，Chiplet 有望在未来得到更加广泛的应用。国际巨头厂商已经布局 Chiplet 在高性能计算领域的应用，如英特尔发布了基于 Chiplet 技术的数据中心 GPU，AMD 发布了APU,苹果则与台积电合作开发了UltraFusion封装技术。在AI芯片领域，运用Chiplet 模式的异构集成方案可以大幅降低芯片设计投入门槛及风险，有效解决下游客户难以平衡的 核心痛点，国际巨头厂商与国内领先厂商都在 AI 芯片的运用上做了不同突破。 中国首款基于 Chiplet 的 AI 芯片“启明 930”为北极雄芯开发，该芯片采用 12nm 工艺生产， 中央控制芯粒采用 RISC-V CPU 核心，可通过高速接口搭载多个功能型芯粒，并基于全国产 基板材料以及 2.5D 封装，做到算力可拓展，提供 8-20TOPS（INT8）稠密算力来适应不同场 景，目前已与多家 AI 下游场景合作伙伴进行测试。

Chiplet 技术被视为”异构”技术的焦点，已是当下最被企业所认可的新型技术之一。2022 年 3 月，英特尔、AMD、Arm、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta、微软等全球 领先的芯片厂商共同成立了 UCIe 联盟，UCIe 联盟的建立旨在促进 Chiplet 模式的应用发展， 越来越多的企业开始研发 Chiplet 相关产品。中国首个原生 Chiplet 技术标准发布，有助于 行业规范化、标准化发展。据 Gartner 统计，Chiplet 市场规模在 2024 年将达到 505 亿美 元，复合年增长率高达 98%。先进封装市场的发展为 Chiplet 市场提供了技术基础，随着技 术的不断进步，Chiplet 市场将迎来更广阔的发展空间。

随着 Chiplet 技术的普及，封测环节在产业链中的地位日益重要。Chiplet 技术发展早期往 往局限于企业内部独立研发和应用，且仅应用于一些高端产品，如服务器和高性能计算等， 组装和测试等方面仍存在技术瓶颈。随着 Chiplet 技术的不断成熟和商业化推广，越来越多 的芯片厂商、设计公司和封测厂开始使用 Chiplet 技术，Chiplet 的商业化应用趋势也促进 了整个芯片生态系统的升级和发展。Chiplet 产业链主链有四大环节，包括芯粒、芯片设计、 封装生产和系统应用，支撑环节包括芯粒生产、设计平台、EDA 工具、封装基板、封测设备 等领域。从 Chiplet 产业链逻辑看，芯片设计和封装处于链条中心环节，且与后端系统应用 紧密联动，而晶圆厂则被前置，成为芯粒提供商的生产环节。 专业公司提供的芯粒可以优化设计和制造过程，提高生产效率，降低成本。芯片设计师需要 考虑每个小型芯片的性能要求和接口通信方式，利用 EDA 工具进行设计、验证和仿真。同时， 封测环节面临高密度互联带来的工艺挑战，如散热、供电等问题，需要不断提升技术水平以 保证良率。Chiplet 技术已广泛应用于云、AI 等领域，国内外企业也纷纷推出基于 Chiplet 的产品。

全球厂商纷纷加码布局 Chiplet 先进封装技术。台积电的3DFabric 技术已应用于 FPGA、CPU、 GPU 等芯片，而 Intel 主导的 EMIB 技术则实现了高效高密度封装。三星也在积极投资 3D 封 装技术，以满足 HPC 应用的发展需求。日月光凭借 FOCoS 技术成为唯一拥有超高密度扇出解 决方案的供应商。这些先进封装技术正促进全球芯片产业的发展。

中国半导体企业紧跟产业趋势，加快布局 Chiplet 先进封装技术。长电科技推出的面向 Chiplet 小芯片的高密度多维异构集成技术平台 XDFOITM可实现 TSV-less 技术，达到性能和 成本的双重优势；通富微电在先进封装方面公司已大规模生产 Chiplet 产品，7nm 产品已大 规模量产，5nm 产品已完成研发即将量产；华天科技已量产 Chiplet 产品，主要应用于 5G 通 信、医疗等领域。后摩尔时代，Chiplet 由于高性能、低功耗、高面积使用率以及低成本的 优势，在延续摩尔定律的“经济效益”方面被寄予厚望。Chiplet 芯片设计环节能够降低大 规模芯片设计的门槛，给中国集成电路产业带来巨大发展机遇。