(本文编译自SemiWiki)
格罗方德(GlobalFoundries,简称GF)于2025年完成了对MIPS的收购,这一动作并非出于对传统CPU品牌的怀旧式复兴,而是其瞄准半导体领域高盈利前沿赛道的战略布局——通过整合MIPS的技术资源,格罗方德正全力切入人工智能(AI)、高性能计算(HPC)及数据中心领域,为自身在行业变革中争取更核心的竞争地位。
随着英伟达(Nvidia)、AMD、英特尔(Intel)及谷歌、亚马逊等超大规模科技企业纷纷加码芯粒(chiplet)架构,格罗方德认为,掌握CPU知识产权(IP)将成为其在模块化计算时代站稳脚跟的关键支撑。
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芯粒重塑数据中心
如今,数据中心向芯粒架构转型已成为不可逆的趋势。AI训练与推理工作负载的爆发式增长,早已突破传统单芯片性能扩展的极限。传统GPU与加速器正面临多重挑战:掩模版尺寸限制(reticle-size ceilings)制约芯片规模提升,良率优化难度持续加大,同时功耗与散热需求呈飙升态势。而芯粒技术通过创新解法打破了这些瓶颈——它将完整计算单元拆解为CPU、GPU、加速器、内存、输入输出(I/O)等独立的小型芯片裸片(die),再借助先进互连技术将这些“模块”高效整合,形成性能更强、成本更优的计算系统。
这一模式已在行业中得到充分验证:AMD的EPYC系列CPU与Instinct系列GPU均以芯粒设计为核心;英特尔在至强(Xeon)系列处理器与GPU混合产品中,应用了Foveros 3D封装技术和嵌入式多芯片互连桥(EMIB);英伟达也在Hopper架构与Blackwell架构的产品路线图中引入了芯粒技术。不仅芯片厂商,谷歌、亚马逊云科技(AWS)、微软、Meta等超大规模科技企业,也在开发模块化裸片,以平衡成本、性能与良率。
市场数据更直观地展现了芯粒技术的普及速度。根据《财富》商业洞察的数据显示,2024年全球芯粒市场规模为448.2亿美元,预计到2032年将达到2338.1亿美元,复合年增长率(CAGR)接近23%。其中,人工智能、高性能计算(HPC)和数据中心部署领域的增长最为迅猛。在这些领域,模块化计算正从实验阶段迈向主流基础设施。
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格罗方德缘何收购MIPS
在芯粒架构加速渗透的行业背景下,格罗方德收购MIPS的战略价值愈发清晰:通过此次收购,格罗方德直接获得了针对RISC-V架构优化的CPU IP。MIPS的Atlas系列核心具备多线程处理能力与功能安全性,且针对AI和数据中心工作负载开发了定制化指令,可直接适配高性能计算场景;更重要的是,收购完成后,格罗方德能够提供经硅验证的CPU芯粒,这些芯粒已提前适配其22FDX工艺与12LP+ FinFET工艺节点,客户无需额外研发即可获得“已知合格”的CP裸片——这类产品经过完整测试、支持多芯片互操作,可直接集成至芯粒系统中,大幅缩短客户的产品开发周期。
格罗方德总裁兼首席运营官Niels Anderskouv在近期季度报告中表示:“MIPS在提供高效、可扩展的计算IP方面拥有深厚积淀,这些IP专为性能关键型应用打造,与不同市场中AI平台不断演变的需求在战略上高度契合。”
值得注意的是,汽车领域的技术积累也为此次收购增添了可信度。尽管格罗方德从未公开表示Mobileye是促成交易的核心因素,但MIPS与Mobileye在先进驾驶辅助系统(ADAS)领域的长期合作,已充分证明其在安全关键型场景中的技术可靠性。这种经过车规级验证的口碑,无疑是格罗方德决策时的重要考量。
相比之下,英特尔在芯粒时代的战略则面临明显矛盾。英特尔的CPU业务高度依赖x86架构在数据中心的核心地位,这使得RISC-V架构芯粒对其核心业务构成潜在威胁;但另一方面,英特尔晶圆代工服务(Intel Foundry Services)又需面向全行业客户提供晶圆、封装及芯粒产品,其中不乏采用RISC-V架构的企业。这种矛盾在其与SiFive的合作中尤为突出:支持RISC-V虽能增强代工业务的市场竞争力,却可能削弱x86架构的行业地位;若抵制RISC-V以保护x86,又会限制代工业务的增长空间,陷入“两难”境地。
若类比早期的“已知合格裸片”(Known-good-die,KGD)时代,便能更清晰地看到其中的利害关系。2010年代,KGD模式为系统设计商提供了必要的信任基础,使其愿意投入成本开发多裸片封装技术。若无KGD模式,2.5D和3D封装技术的普及可能会陷入停滞。如今,数据中心芯粒面临着同样的障碍:客户需要确保CPU、GPU和加速器能够实现无缝互操作。格罗方德对MIPS的收购,恰好使其能够提供满足这一需求的产品,即经过验证、适用于AI和HPC领域的CPU芯粒。
除技术层面外,此次收购还涉及地缘政治考量。随着各国政府和超大规模科技企业纷纷寻求不依赖英伟达和英特尔的自主计算平台,格罗方德对RISC-V架构CPU IP的掌控,使其得以成为中立的供应商,提供可信、开放的芯粒产品。
封装领域的权力博弈
不过,掌握CPU IP仅是格罗方德布局芯粒时代的第一步,要真正形成竞争力,还需突破先进封装集成技术的壁垒。事实上,格罗方德并非完全没有封装技术积累——2010年收购特许半导体(Chartered Semiconductor)后,其曾在新加坡运营封装测试业务,可提供引线键合、倒装芯片及晶圆级封装服务;但随着公司战略重心转向前端晶圆制造,这些后端业务逐渐关停,导致如今格罗方德在封装环节高度依赖外部半导体封装测试(OSAT)合作伙伴。
这种依赖存在明显问题,因为封装已成为芯片产业链新的瓶颈。台积电十余年来持续深耕先进封装技术,通过晶圆级系统集成封装(CoWoS)、集成扇出封装(InFO)及系统集成芯片(SoIC)等技术创新,将封装能力打造为自身的核心竞争力。目前,英伟达的GPU、AMD的服务器CPU、苹果的处理器均依赖这些先进封装产线。据行业媒体报道,当前封装产能已成为全球AI芯片供应的主要瓶颈之一。
尽管晶圆制造产能不断提升,但2.5D中介层、HBM集成、3D堆叠等先进封装环节,正持续挤压现有产线的承载能力。更关键的是,台积电大部分CoWoS产能已被英伟达、AMD、苹果锁定,留给中小型企业的空间极为有限。而AI加速器需求的增长速度远超后端封装投资规模,进一步导致封装订单交付周期大幅延长,产能争夺异常激烈。封装已从产业链后端环节转变为战略资源,其对芯片性能与交付效率的影响,不亚于晶圆制造工厂本身。
面对这一格局,,英特尔与三星正大力投资嵌入式多芯片互连桥(EMIB)、Foveros 3D封装及X-Cube封装技术,但台积电凭借无可匹敌的产能规模与生态深度,仍是该领域的绝对领导者。对格罗方德而言,收购MIPS虽解决了CPU芯粒的“源头问题”,但若不能突破封装瓶颈,仍可能错失高价值数据中心业务机遇:要么建立内部先进封装产能,要么与日月光(ASE)、安靠(Amkor)、长电科技(JCET)等头部OSAT企业深化合作——这些合作伙伴在2.5D/3D集成、扇出晶圆级封装及车规级可靠性技术上的积累,恰好能弥补格罗方德的短板。
晶圆代工厂、封测厂与市场平台模式
从行业整体格局来看,不同厂商在封装环节的策略各有差异。英特尔虽大力推广嵌入式多芯片互连桥(EMIB)与Foveros 3D封装技术,却仍依赖外部封测厂;三星推出的I-Cube与X-Cube封装方案,对封测厂的依赖程度更高。相比之下,格罗方德目前尚未具备同等规模的先进封装产能,业务开展主要依赖合作模式。与此同时,台积电正构建一个中立的芯粒市场平台,吸引SiFive、Andes晶心科技、Arm等企业提供CPU知识产权支持。针对平台上的每款芯粒产品,台积电均会维护其GDSII版图(芯片物理设计文件)、测试数据及封装规范。
随后,平台会根据需求对芯粒进行制造、验证与封装。这种模式使台积电成为中立的赋能者,为客户提供可互操作的“积木式”芯粒组件,客户可将其与内存、加速器或定制逻辑芯片灵活组合。与Arm最初推出的设计阶段宏单元不同,台积电提供的是可直接集成的成品裸片。
格罗方德则采取了一种混合策略:通过收购MIPS掌握了CPU IP,确保自身能提供芯粒系统的“核心锚定裸片”,但封装环节仍需依赖与封测厂的合作。三星凭借其在内存领域的主导地位布局芯粒;日本Rapidus公司通过与瑞萨电子(Renesas)合作,重点强调计算平台的自主可控性;而英特尔因受x86架构业务制约,在保持芯粒生态中立性方面面临困境。
物理AI与自主可控布局
格罗方德在公开表述中,将收购MIPS解读为对“物理人工智能(Physical AI)”的赋能,这类处理器不仅能实现感知与推理,还能为机器人、自动驾驶及智能网卡数据处理器(Smart NIC DPU)提供实时响应能力。但当下的核心战场仍是数据中心人工智能领域。随着芯粒成为主流架构选择,格罗方德正重新定位自身角色:它不仅是晶圆供应商,更是战略合作伙伴,为自主可控计算平台提供核心锚定裸片。
从实际情况来看,格罗方德近期最具潜力的机遇集中在汽车与边缘人工智能领域,其工艺节点恰好契合该领域对安全性、可靠性及低功耗的需求。而其在数据中心领域的雄心,或许并不在于与台积电正面竞争,更多在于通过芯粒技术提供自主可控、开放兼容的替代方案。在这场定义人工智能数据中心核心架构的竞赛中,格罗方德对MIPS的布局,重点并非复兴一个传统品牌,而是确保自身在模块化、自主可控的计算时代占据关键地位。
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