Chiplet會(huì)在中國芯片產(chǎn)業(yè)出奇效嗎

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）日前，美國總統(tǒng)拜登正式簽署總額高達(dá)2800億美元的《芯片和科學(xué)法案》，其中527億美元將用于芯片部分補(bǔ)貼，增強(qiáng)美國本土半導(dǎo)體制造，并限制先進(jìn)工藝流向中國。

是的，美國芯片法案嚴(yán)格限制接受補(bǔ)助的企業(yè)來中國投資先進(jìn)工藝的制造項(xiàng)目。近期，美國已經(jīng)開始升級(jí)對(duì)中國半導(dǎo)體設(shè)備出口限制，從10nm提升至14nm。根據(jù)最新報(bào)道，美國已經(jīng)通知該國所有半導(dǎo)體設(shè)備廠商，禁止出口14nm及以下工藝的設(shè)備給中國。

在這樣的情況下，國內(nèi)是否該花更大的力氣推行Chiplet？Chiplet會(huì)在中國芯片產(chǎn)業(yè)出奇效嗎？

國內(nèi)Chiplet產(chǎn)業(yè)鏈

在國產(chǎn)芯片領(lǐng)域，近日又迎來了一個(gè)和Chiplet有關(guān)的產(chǎn)業(yè)新聞，在壁仞科技發(fā)布的首款通用GPU芯片BR100中，采用了Chiplet設(shè)計(jì)理念，讓芯片總面積可以突破光罩尺寸對(duì)單芯片面積的限制，集成更多的算力和通用性邏輯。壁仞科技聯(lián)合創(chuàng)始人、CTO洪洲表示，“Chiplet設(shè)計(jì)讓我們可以通過一次流片，同時(shí)得到兩種芯片，大大加快了迭代速度，同時(shí)覆蓋不同層級(jí)的市場?！?/p>

當(dāng)然，在芯片設(shè)計(jì)方面，華為其實(shí)很早就開始布局Chiplet，華為于2019年推出了基于Chiplet技術(shù)的7nm鯤鵬920處理器。在當(dāng)時(shí)，鯤鵬920是業(yè)界最高性能ARM-based處理器，典型主頻下，SPECint Benchmark評(píng)分超過930，超出業(yè)界標(biāo)桿25%。

在芯片產(chǎn)品背后，國內(nèi)也在積極布局圍繞Chiplet技術(shù)的產(chǎn)業(yè)上下游。

目前，美國探討的Chiplet和國內(nèi)二級(jí)市場熱炒的Chiplet概念有些許差別。在美國總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問委員會(huì)（PCAST）的文件中提到了Chiplet，依然是一種芯片設(shè)計(jì)的方法，一種包括產(chǎn)品中常見的、非創(chuàng)新部分的芯片——使初創(chuàng)公司和學(xué)術(shù)研究人員能夠更快地創(chuàng)新，并大幅降低他們的開發(fā)成本，目的主要是降低先進(jìn)制程下單個(gè)die的面積，提升良率并降低成本。而國內(nèi)二級(jí)市場熱炒的Chiplet是指將多個(gè)模塊芯片與底層基礎(chǔ)芯片封裝在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)芯片的封裝技術(shù)，是在成熟制程下做系統(tǒng)芯片的創(chuàng)新。因此，對(duì)于美國倡導(dǎo)的Chiplet而言，承載平臺(tái)會(huì)是中間件，而國內(nèi)現(xiàn)在熱潮的chiplet概念股則將承載平臺(tái)放在了PCB板或其他類型載板上。

當(dāng)然，雖然概念有差異，但很顯然國內(nèi)是豐富了Chiplet的概念，美國所宣揚(yáng)的在國內(nèi)同樣在推動(dòng)。并且，無論走何種路線，對(duì)于芯片設(shè)計(jì)而言，EDA工具都是不可或缺的。

在國產(chǎn)EDA方面，芯和半導(dǎo)體目前已經(jīng)加入了UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，正攜手推動(dòng)Chiplet接口規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化。而奇普樂在推動(dòng)Chiplet技術(shù)相關(guān)可編程硅基板落地的同時(shí)，也在布局相關(guān)的軟件，根據(jù)該公司的暢想，未來的Chiplet應(yīng)用是“拖拽式”的，在一個(gè)基板上融合市面上幾乎所有的主流半導(dǎo)體廠商研發(fā)生產(chǎn)的傳感器、存儲(chǔ)器、微處理器和射頻等器件。此外，奇異摩爾和瞬曜EDA等也在布局3D Chiplet相關(guān)的軟件平臺(tái)。

在國內(nèi)目前布局Chiplet技術(shù)的企業(yè)中，IP供應(yīng)商是一股重要的力量，包括芯原股份、芯耀輝、牛芯半導(dǎo)體、燦芯半導(dǎo)體等公司都在布局Chiplet。這些公司里面，芯原股份最具代表性，是國內(nèi)Chiplet產(chǎn)業(yè)的中堅(jiān)力量。芯原股份是國內(nèi)最早開展Chiplet相關(guān)技術(shù)研發(fā)的企業(yè)之一，在UCIe規(guī)范制定的早期就已參與討論。芯原股份近期在投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表中表示，Chiplet是半導(dǎo)體行業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一，公司這幾年來一直在致力于Chiplet技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)，通過“IP芯片化，IP as a Chiplet”和“芯片平臺(tái)化，Chiplet as a Platform”，來實(shí)現(xiàn)Chiplet的產(chǎn)業(yè)化。

剛剛上面已經(jīng)提到，國內(nèi)目前對(duì)于Chiplet的探討很多落腳點(diǎn)是在封裝層面，先進(jìn)封裝是其中一個(gè)非常重要的技術(shù)。因此，長電科技、華天科技、通富微電國內(nèi)三大封裝企業(yè)都成為了Chiplet熱門企業(yè)。這其中，長電科技已經(jīng)于6月加入U(xiǎn)CIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，去年推出了XDFOI全系列極高密度扇出型封裝解決方案；而通富微電此前回應(yīng)投資者時(shí)表示，公司在Chiplet、WLP、SiP、Fanout、2.5D、3D堆疊等方面均有布局和儲(chǔ)備；而華天科技2021年年報(bào)有顯示，該公司有集成電路多芯片封裝擴(kuò)大規(guī)模項(xiàng)目。除了傳統(tǒng)的三大家，也有很多初創(chuàng)企業(yè)也在布局圍繞Chiplet的先進(jìn)封裝，比如芯云凌，該公司致力于先進(jìn)工藝制程高端ASIC設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)封裝技術(shù)相融合的芯片及系統(tǒng)聯(lián)合設(shè)計(jì)和整合設(shè)計(jì)。

當(dāng)然，國內(nèi)目前還有很多企業(yè)是專門做Chiplet的，比如上面提到的深圳奇普樂，以及奇異摩爾等公司。

國內(nèi)Chiplet待解難題

從上面的統(tǒng)計(jì)能夠看到，國內(nèi)圍繞異構(gòu)集成和先進(jìn)封裝在IP、封裝、EDA軟件和PCB板材等方面對(duì)Chiplet都有所布局，且在產(chǎn)品端也已經(jīng)有產(chǎn)品面世。綜合這些信息來看，足見國內(nèi)對(duì)Chiplet的重視。

不過，要想將Chiplet打造成為中國芯的突圍之路，還有很多難題需要解決。

首先肯定是標(biāo)準(zhǔn)問題，無論是從先進(jìn)制程角度出發(fā)，還是從先進(jìn)封裝角度出發(fā)，Chiplet都需要一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，否則碎片化就足以摧毀這個(gè)產(chǎn)業(yè)。目前，國內(nèi)已經(jīng)有非常多的公司參與到了UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，但是如上所述，這個(gè)聯(lián)盟的發(fā)起更多是為了解決先機(jī)制程的良率和成本等問題，這條主線無法解決國內(nèi)因?yàn)?a target="_blank">芯片制造工藝受限引發(fā)的問題。但筆者認(rèn)為，打造我們自己的Chiplet標(biāo)準(zhǔn)，連接我們自己的芯片也不可取，目前芯片產(chǎn)業(yè)全球化特征明顯，以封閉理念推動(dòng)我國自己的Chiplet標(biāo)準(zhǔn)只會(huì)將路越走越窄，且國產(chǎn)芯片在很多功能芯片方面也并不達(dá)標(biāo)。那么，如何用全球化、開放的Chiplet標(biāo)準(zhǔn)解決國內(nèi)芯片下游產(chǎn)業(yè)遇到的特殊問題就是一個(gè)待解的難題。

第二個(gè)問題是我們?cè)撊绾斡煤孟冗M(jìn)封裝？封裝產(chǎn)業(yè)是國產(chǎn)芯片發(fā)展較為成熟的一個(gè)領(lǐng)域，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，在先進(jìn)封裝方面和國際廠商的差距并不明顯。很多人都將先進(jìn)封裝+Chiplet定義為國產(chǎn)芯片換道超車的好機(jī)會(huì)，但在芯粒實(shí)現(xiàn)模塊化復(fù)用并具有一定規(guī)模之后，對(duì)于國產(chǎn)芯片而言，如果打通先進(jìn)封裝各環(huán)節(jié)也是一個(gè)問題，比如載板和中間件該如何統(tǒng)一定義？這方面也需要站在更高維度去統(tǒng)籌。

此外，Chiplet技術(shù)雖然打著超越摩爾的旗號(hào)，但核心訴求依然是打造更高性能的SoC，那么國產(chǎn)芯片在EDA工具以及核心處理器方面的短板是無法回避的問題。

后記

美國芯片法案正式落地之后，國產(chǎn)芯片發(fā)展勢必會(huì)面臨更加嚴(yán)峻的局面，先進(jìn)封裝+Chiplet確實(shí)是當(dāng)前能想到的可謂是最佳的發(fā)展路徑，但要兌現(xiàn)這種發(fā)展模式的潛力，國產(chǎn)芯片需要一個(gè)專業(yè)有遠(yuǎn)見的“智囊團(tuán)”，更好地做好產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌。