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