后摩尔时代最优解？Chiplet如何影响国内芯片产业链

正在风口浪尖的小芯片技术，被业界视为摩尔定律放缓后的最佳解决方案。

AMD，TSMC，英特尔，英伟达等芯片巨头最近几年来纷纷进入该市场Omdia预计，2024年在制造过程中使用Chiplet的新设备的全球市场规模将扩大至58亿美元，比2018年的6.45亿美元增长9倍，到2035年，其市场规模将达到570亿美元

许多研究机构认为，在后摩尔时代，小芯片将为中国集成电路产业带来巨大的发展机遇清华大学教授，中国半导体行业协会副理事长魏少军认为，小芯片的出现可能会使中国企业在价值链中的位置进一步向下游转移但中国企业可以在Chiplet上有所作为，比如可以利用Chiplet更快地开发应用，推动中国企业向标准颗粒转型

低成本是小芯片核心优势。

小芯片又称核心或小芯片，是一种满足特定功能的管芯它通过管芯对管芯的内部互连技术，将多个模块芯片和底层基础芯片封装在一起，形成一个系统芯片，实现一种新的ip复用形式

目前主流的系统级单芯片是通过光刻技术，在同一片晶圆上制作多个负责不同类型计算任务的计算单元比如手机SoC芯片，基本上集成了CPU，GPU，DSP，ISP，NPU，Modem等不同功能的计算单元以及很多接口IP，追求高集成度，依赖先进制造工艺

与SoC相比，小芯片的核心优势在于成本，包括制造成本和设计成本。

首先，在巨大的计算能力需求下，芯片晶体管数量呈爆炸式增长，芯片面积不断扩大小芯片设计将大芯片分割成更小的芯片，从而有效提高良率，降低不良率带来的成本增加一位券商电子行业的研究员告诉第一财经，技术越先进，多芯片集成的优势越明显，因为在800mm2的单片系统中，硅缺陷带来的额外成本占总制造成本的50%以上

其次，SoC芯片的逻辑运算单元依靠先进的工艺来提升性能，其他部分通常可以使用成本较低的成熟工艺SoC芯片小芯片化后，可以根据需要分别制造不同的内核，然后通过先进的封装技术组装，有效降低制造成本

另外，伴随着半导体工艺的进步，芯片设计的难度和复杂度也在增加，设计成本高芯片设计成本一般包括EDA软件，ip采购，芯片验证和流，相关硬件和人力成本等据IBS统计，22nm工艺之后，每一代技术的设计成本增加50%以上设计一个28nmSoC芯片的成本大约是5000万美元，而7nm的芯片是3亿美元，3nm的芯片可能达到15亿美元

通过将SoC拆分成几个关键的小芯片，每个小芯片可以平衡更多应用中的R&D成本，避免一个大型SoC芯片出货不足带来的巨大损失，从而缩短R&D周期和R&D人员的投入等。

上述研究员表示，对于设计公司来说，可以用更低的成本和更快的设计速度完成芯片的迭代比如AMD的锐龙系列芯片，通过多核在主频和成本上超越了英特尔产品，近几年市场份额也逐渐上升

不过，业内有不同的看法魏少军认为，要同时开发多个芯片，R&D成本应该翻倍，而在大规模生产中，当每个芯片的良品率翻倍时，最终小芯片产品的良品率会大大降低假设小芯片包含五个芯片，每个核心的良品率为90%，那么集成五个核心后，产品的良品率会下降到60%

魏少军在接受媒体采访时表示，小芯片最大的应用是在需要异构集成的地方，比如将计算逻辑与DRAM集成，以克服内存墙，其次是体积严重受限的应用，比如在手机中，通过小芯片将多个核心集成为一个腔体，以节省体积，再次是在恶劣环境下使用，如汽车，工控，物联网等场合。

CBN称，对于国内某大型厂商来说，小芯片工艺可以在服务器主芯片上有所突破，通过堆叠14nm CPU核心数量，牺牲体积/散热/功耗来提升性能也可以通过合作公司拿先进工艺的CPU，然后在国内做配套的核心颗粒，完成封装但是目前还不能直接应用在手机上，体积比较大，功耗也很高小芯片需要3D封装才能应用到手机上

小芯片对产业链的几何影响

目前可以应用于小芯片的封装方案主要有SIP，2.5D和3D封装其中2.5D封装技术发展非常成熟，已经广泛应用于FPGA，CPU，GPU等芯片3D封装技术难度更大，目前由英特尔和TSMC掌握并商业化3D包装是TSV技术，2.5D更接近两层的小房子，3D是建筑的形式，所以空间利用效率更高上述研究员表示

就产业链而言，目前2.5D小芯片的实施主要有利于封装企业，比如通富微电子，过去是为AMD封装的与传统包装相比，其价值翻了一番，毛利率更高上述研究员对第一财经表示，其次，携板企业，如兴森科技，目前Chiplet的2.5D工艺成品芯片面积大，片上通信要求高，所以对载板层数和面积的需求增加，星森的ABF载板生产线后续可以有更大的订单支撑，然后就是封装测试设备公司，比如华丰测控等

富微电子是AMD重要的封装测试代工厂在小芯片，WLP，SiP，扇出，2.5D，3D堆叠等方面都有布局和储备现已具备小芯片先进封装技术的规模化生产能力

此外，长电科技于今年6月加入了UCIe产业联盟，参与推动小芯片接口规范的标准化根据投资者的问答，它在去年推出了XDFOI的全系列极高密度扇出封装解决方案该技术是面向小芯片的极高密度，多扇出封装高密度异构集成解决方案，包括2D/2.5D/3d小芯片，可以为客户提供从常规密度到极高密度，从极小尺寸到极大尺寸的一站式服务

据上述研究员介绍，IP公司还没有完全进入其所玩的环节目前做小芯片的大部分公司都是以自研为主，但未来行业还是会继续专业化分工，比如鑫源股份未来，Chiplet将是他们发展的重要驱动力

最近几天，信股份向第一财经表示，信股份最近几年来一直致力于小芯片技术和产业的进步，通过ip芯片，IP作为小芯片，芯片平台，小芯片作为平台，平台作为生态系统，推动小芯片的产业化，进一步推动公司主营业务的发展。