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弯道超车利器?半导体新主线浮现:先进封装呼声渐涨

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其中又以Chiplet技术最为受到机构投资者的关注,它不仅可以大幅提高大型芯片的良率,还可以降低设计的复杂度和设计成本以及制造成本。

《科创板日报》8月5日讯 今日,半导体板块活跃。截至发稿,大港股份4连板,芯原股份、通富微电、晶方科技、华天科技涨停,敏芯股份、长电科技等涨超8%。


在这些大涨的个股中,隐藏着一条暗线——先进封装,而其中又以Chiplet技术最为受到机构投资者的关注。

芯源股份7月接受了三批机构调研,重点谈及了公司在Chiplet领域的规划。公司表示,通过“IP芯片化,IP as a Chiplet”和“芯片平台化,Chiplet as a Platform”,来实现Chiplet的产业化,芯原股份有望成为全球首批实现Chiplet商用的企业。

通富微电、华天科技也表示已储备Chiplet相关技术。Chiplet是先进封装技术之一,除此以外,先进封装概念股也受到市场关注。4连板大港股份表示已储备TSV、micro-bumping(微凸点)和RDL等先进封装核心技术。

Chiplet或成延续摩尔定律新法宝

资料显示,Chiplet俗称芯粒,也叫小芯片,它是将一类满足特定功能的die(裸片),通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起,形成一个系统芯片,以实现一种新形式的IP复用。

当前,主流的系统级芯片都是将多个负责不同类型计算任务的计算单元,通过光刻的形式制作到同一块晶圆上。简而言之,主流路线追求的是高度集成化,利用先进制程对于所有的单元进行全面的提升。

然而,随着半导体工艺制程持续向3nm/2nm推进,晶体管尺寸已逼近物理极限,所耗费的时间及成本越来越高,但“经济效益”却越来越有限,“摩尔定律”日趋放缓。

在此基础上,Chiplet技术应运而生,实现了“曲线救国”。


如图所示,Chiplet是将原本一块复杂的SoC芯片,从设计时就按照不同的计算单元或功能单元对其进行分解,然后每个单元选择最适合的工艺制程进行制造,再将这些模块化的裸片互联起来,通过先进封装技术,将不同功能、不同工艺制造的Chiplet封装成一个SoC芯片。

资料显示,Chiplet技术不仅可以大幅提高大型芯片的良率,还可以降低设计的复杂度和设计成本以及制造成本。

因为部分计算单元对于制程工艺的要求并不高,有些即使采用成熟工艺,也能够发挥很好的性能。所以,将SoC进行Chiplet化之后,不同的芯粒可以根据需要来选择合适的工艺制程分开制造,然后再通过先进封装技术进行组装。

成熟制程叠加先进封装,在保有芯片性能的基础上,还可以降低成本,业内认为,Chiplet会给整个半导体产业链带来非常革命性的变化。

据Omdia报告,预计到2024年,Chiplet市场规模将达到58亿美元,2035年则超过570亿美元,市场规模将迎来快速增长。

国内企业积极拥抱Chiplet 但仍面临不少挑战

业内认为,Chiplet是对传统SiP技术的继承与发展,Chiplet具有迭代周期快,成本低,良率高等一系列优越特性,并且其搭积木式的设计方式,尤其适合我国系统设计企业切入。

对于中国半导体行业来说,Chiplet先进封装技术与国外差距较小,有望带领中国半导体产业实现质的突破。

华为是国内最早尝试Chiplet的一批公司,海思半导体在早期就与台积电合作过Chiplet技术。此外,芯动科技、芯原股份等企业也紧跟Chiplet研发的步伐。

需要注意的是,Chiplet并非“灵丹妙药”,也无法规避国内外先进制程的差距,核心的逻辑计算单元仍然依赖于先进制程来提升性能。

与所有新技术一样,Chiplet也面临不少挑战,受限于不同架构、不同制造商生产的die之间的互连接口和协议的不同,设计者必须考虑到工艺制程、封装技术、系统集成、扩展等诸多复杂因素。同时还要满足不同领域、不同场景对信息传输速度、功耗等方面的要求,使得Chiplet的设计过程异常艰难。

Chiplet不是救市良方也不是灵丹妙药,它不过是一种技术发展的思路而已。这种思路要落到实处,还是需要经过踏实的、艰苦的努力。

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