真風(fēng)口還是純炒作??Chiplet概念橫空出世，它是芯片行業(yè)的未來嗎？

每經(jīng)記者 朱成祥    每經(jīng)編輯 魏官紅    

8月1日至8月15日，僅半個(gè)月時(shí)間，大港股份（SZ002077，股價(jià)19.36元，市值112.36億元）區(qū)間漲幅高達(dá)112.51%。半月股價(jià)翻倍，Chiplet龍頭，這是大多數(shù)投資者對(duì)大港股份的印象?？纱蟾酃煞葑陨淼故嵌啻畏裾J(rèn)，公告稱“公司未涉及Chiplet相關(guān)業(yè)務(wù)”。

8月15日，大港股份似乎“偃旗息鼓”，當(dāng)日漲幅僅為2.71%。但文一科技（SH600520，股價(jià)15.63元，市值24.76億元）實(shí)現(xiàn)漲停，資本市場(chǎng)對(duì)Chiplet的熱情仍然未減。

Chiplet究竟是什么？它又有何“魔力”，被認(rèn)為是延續(xù)“摩爾定律”的關(guān)鍵技術(shù)呢？

風(fēng)起云涌的Chiplet

Chiplet，就是芯粒，也被叫做小芯片。事實(shí)上，很多Chiplet概念股，都是先進(jìn)封裝及先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。比如大港股份，其主營(yíng)業(yè)務(wù)就是集成電路封裝測(cè)試和園區(qū)環(huán)保服務(wù)。

為何先進(jìn)封裝會(huì)和Chiplet聯(lián)系在一起？8月11日，西部利得基金經(jīng)理陳蒙書面回復(fù)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示：“先進(jìn)封裝與Chiplet是兩個(gè)概念，但采用Chiplet時(shí)大概率會(huì)采用先進(jìn)封裝。”

頭豹（上海）研究院TMT行業(yè)首席分析師劉頎8月11日書面回復(fù)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者時(shí)也表示：“2.5D、3D封裝即是典型的先進(jìn)封裝技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)Chiplet的關(guān)鍵步驟，通過先進(jìn)封裝技術(shù)才能夠?qū)⒉煌男玖＝M成一個(gè)完整的系統(tǒng)芯片。”

簡(jiǎn)而言之，實(shí)現(xiàn)Chiplet需要使用2.5D和3D封裝。陳蒙進(jìn)一步以經(jīng)典的2.5D封裝CoWoS為例解釋了Chiplet，即它是一顆Interposer（硅中介層）上放很多Die，這些Die可以被稱為小芯片，這就是Chiplet。所以雖然Chiplet和3D先進(jìn)封裝不是同一個(gè)東西，需要通過先進(jìn)封裝技術(shù)，像搭積木一樣把許多小芯片模塊（Chiplet）集成在一起，去實(shí)現(xiàn)集成以后的芯片系統(tǒng)。

8月9日，記者曾參加壁仞科技一款GPU發(fā)布會(huì)，其產(chǎn)品就是使用了Chiplet技術(shù)，且通過臺(tái)積電CoWoS先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

圖片來源：每經(jīng)記者 朱成祥 攝

以上圖為例，所謂的“計(jì)算芯粒”就是Chiplet，兩塊Chiplet使用硅中介層（即Interposer）進(jìn)行連接。如此一來，兩塊小芯片可以實(shí)現(xiàn)比此前大芯片更強(qiáng)的性能。

Chiplet為何站上風(fēng)口？

此前，芯片行業(yè)追逐的方向是先進(jìn)制程。因?yàn)?，先進(jìn)制程可以在單位面積放置更多的晶體管，從而使功耗降低、性能提升。

不過，隨著先進(jìn)制程逼近物理極限，摩爾定律逐漸迎來挑戰(zhàn)。而Chiplet可能是延續(xù)摩爾定律的重要手段。

陳蒙認(rèn)為，過去半導(dǎo)體制程工藝基本遵循摩爾定律，晶體管特征尺寸不斷縮小，單位面積集成度越來越高，芯片性能不斷增強(qiáng)。但隨著工藝制程節(jié)點(diǎn)繼續(xù)向著更小的5nm、3nm甚至是更小級(jí)別推進(jìn)，越來越逼近物理極限，不僅推進(jìn)的難度越來越高，所需要付出的代價(jià)也越來越大，繼續(xù)按摩爾定律推進(jìn)遇到了瓶頸。

劉頎認(rèn)為先進(jìn)制程不僅面臨物理極限，還面臨經(jīng)濟(jì)效益邊際遞減的挑戰(zhàn)。其認(rèn)為，對(duì)于用戶來說，摩爾定律的核心思想就是“以同樣或更低的價(jià)錢買到性能更優(yōu)秀的芯片”，但實(shí)際上，隨著先進(jìn)制程的持續(xù)推進(jìn)，單位晶體管所需要付出的成本降低的速度正在持續(xù)放緩，因此在面對(duì)更高算力、更復(fù)雜場(chǎng)景的需求時(shí)，摩爾定律逐漸失效。

那么，在先進(jìn)制程面臨物理極限、經(jīng)濟(jì)效益邊際遞減雙重挑戰(zhàn)的當(dāng)下，業(yè)界為何看上了Chiplet？答案是成本和良率。

事實(shí)上，近年來芯片性能的提升主要是在芯片級(jí)。為了應(yīng)對(duì)先進(jìn)制程遇到的問題，產(chǎn)業(yè)界希望從單純依靠縮小晶體管特征尺寸來提高集成度的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)變到通過成本相對(duì)可控的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，達(dá)到和晶體管特征尺寸繼續(xù)縮小相近的系統(tǒng)級(jí)性能。這便是Chiplet、2.5/3D先進(jìn)封裝等技術(shù)。

堅(jiān)持Chiplet、先進(jìn)封裝的代表人物，便是人稱“蔣爸”的臺(tái)積電前COO蔣尚義；堅(jiān)持先進(jìn)制程的，則是現(xiàn)任中芯國(guó)際聯(lián)合首席執(zhí)行官的梁孟松。

近日，蔣尚義在“萬字自述”中，講述了他看好先進(jìn)封裝的原因，“圖形芯片巨頭英偉達(dá)是我們客戶，他們之前有一個(gè)GPU搭配8個(gè)DRAM。你需要在GPU和DRAM之間來回發(fā)送很多信號(hào)。如果你看一下這個(gè)GPU和DRAM，它們之間的差距是如此之大。為什么它們隔得那么遠(yuǎn)？因?yàn)榻饘倬€很寬。如果離得太近，你無法把所有這些金屬線相連。正因?yàn)槿绱?，人們?cè)敢飧冻龃蠹s30%的速度和大約60%的功耗去驅(qū)動(dòng)（driving）這些線。”蔣尚義舉例稱。他同時(shí)表示，如果用硅片代替一塊PCB，就可以將GPU和DRAM并排放置，這樣其性能就會(huì)很像在同一個(gè)硅片上一樣。

蔣尚義開了一個(gè)先河，從系統(tǒng)層面思考提升性能，而不是單純地考慮芯片。劉頎表示，Chiplet相較于SoC，其從設(shè)計(jì)時(shí)就先按照不同的計(jì)算單元或功能單元對(duì)其進(jìn)行分解，然后每個(gè)單元選擇最適合的半導(dǎo)體制程工藝分別制造，再通過先進(jìn)封裝技術(shù)將各個(gè)單元彼此互聯(lián)，最終集成封裝為一個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片組。

那么，從系統(tǒng)級(jí)層面考慮問題，采用Chiplet技術(shù)有何好處？

陳蒙認(rèn)為，將原來芯片級(jí)考慮的提升集成度和復(fù)雜度的理念拓展到整個(gè)電子系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，將性能和復(fù)雜度的任務(wù)指標(biāo)分散到系統(tǒng)幾個(gè)模塊去承擔(dān)之后，電子系統(tǒng)性能和功能復(fù)雜度增長(zhǎng)曲線重回指數(shù)型增長(zhǎng)。

其進(jìn)一步表示，芯片面積越來越大，制造難度增加，也增加了良率帶來的損失。通過Chiplet設(shè)計(jì)，可以把超大型的芯片按照不同的功能模塊切割成獨(dú)立的小芯片，進(jìn)行分開制造，這樣不僅可以有效改善良率，也能夠降低因?yàn)椴涣悸识鴮?dǎo)致的成本增加。

劉頎也解釋稱，Chiplet化的芯?？梢圆捎米钸m合的工藝分開制造，再通過先進(jìn)封裝組裝成一個(gè)系統(tǒng)芯片，不需要全部都采用先進(jìn)制程在一塊晶圓上進(jìn)行一體化制造，這樣可以極大地降低芯片的制造成本。

利好哪些細(xì)分行業(yè)？

值得一提的是，Chiplet概念也帶火了諸如芯原股份（SH688521，股價(jià)62.94元，市值313.28億元）這類芯片IP公司。Chiplet依靠先進(jìn)封裝實(shí)現(xiàn)，為何火了IP公司？

對(duì)此，陳蒙解釋道：“Chiplet的本質(zhì)就是不同的IP芯片化，然后搞堆疊。”其補(bǔ)充表示，Chiplet實(shí)現(xiàn)的是硅片級(jí)別的IP復(fù)用。如CPU、存儲(chǔ)、模擬接口等就是一個(gè)一個(gè)硬件IP。如果越來越多的芯片廠商采用Chiplet的方式去做產(chǎn)品開發(fā)，那自然相關(guān)的IP供應(yīng)商會(huì)隨之受益。

劉頎也表示，Chiplet的一大特點(diǎn)就是IP復(fù)用，IP廠商在Chiplet技術(shù)下能夠直接購(gòu)買晶圓進(jìn)行封裝、測(cè)試，可以按模塊選擇性價(jià)比最高、最合適的工藝制程，同時(shí)研發(fā)上也可以減少重復(fù)支出，實(shí)現(xiàn)更好的成本控制和更快的產(chǎn)品上市時(shí)間。

除了IP廠商，另一大利好行業(yè)便是先進(jìn)封裝。劉頎表示，功能、連接、堆疊的多樣化是先進(jìn)封裝的發(fā)展方向，Bumping、TSV、RDL、Interposer等連接與延展技術(shù)作為支撐，而封裝形態(tài)向2.5D/3D、多裸晶/異質(zhì)集成演變，是實(shí)現(xiàn)Chiplet的重要支撐。因此，劉頎預(yù)計(jì)，在Chiplet的發(fā)展下，掌握技術(shù)的先進(jìn)封裝廠商將極大獲益。

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