Chiplet：中國和其他國家的未來之路

不久前，路透社的一篇文章提到硅谷初創(chuàng)公司zGlue出售了其chiplet技術(shù)專利，該專利最終落入了深圳的一家初創(chuàng)公司奇普樂(Chipuller)的專利組合，互聯(lián)網(wǎng)上掀起了對(duì)中國chiplet的熱烈討論，多家外媒也對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。

什么是“Chiplet”?

Chiplet技術(shù)是一種替代單片芯片的模塊化方法。芯片被分成多個(gè)小芯片，每個(gè)小芯片都有自己的功能和用途。然后，這些小芯片被組裝和連接起來，形成一個(gè)小芯片上的系統(tǒng)，而并非典型的片上系統(tǒng)(SoC)。模塊化方法的優(yōu)點(diǎn)是減少了開發(fā)時(shí)間和成本，縮短了上市時(shí)間，提高了靈活性，但是它也增加了封裝和測(cè)試的復(fù)雜性。用于組裝基于chiplet的封裝的關(guān)鍵設(shè)備包括具有芯片對(duì)芯片、芯片對(duì)晶圓和/或晶圓對(duì)晶圓功能的鍵合工具。

Chiplet在中國

2020年9月，美國對(duì)中國中芯國際實(shí)施出口禁令，這推動(dòng)了中國chiplet產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成立。該聯(lián)盟聯(lián)合國內(nèi)IP 廠商、領(lǐng)先封裝廠商、領(lǐng)先系統(tǒng)與應(yīng)用廠商，封裝、測(cè)試和組裝廠商與封裝、測(cè)試和組裝行業(yè)的供應(yīng)商以及IC基板制造商來協(xié)調(diào)成本控制和商業(yè)可行性。(來源:電子時(shí)報(bào))。該聯(lián)盟還發(fā)布了《芯?；ヂ?lián)接口標(biāo)準(zhǔn)》——ACC 1.0（Advanced Cost-driven Chiplet Interface 1.0）。

來源：中國chiplet產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

2022年8月，壁仞 BR100(通用GPU)的性能超過了英偉達(dá) A100，其規(guī)格已在Hot Chips 34上公布。BR100由兩個(gè)chiplets組成，基于臺(tái)積電7nm工藝，以及2.5D CoWoS（chip-on-wafer-on-substrate）封裝技術(shù)；由于美國施加的限制，臺(tái)積電已暫停為壁仞提供該技術(shù)。

目前的中美爭(zhēng)端凸顯了Chiplet技術(shù)的重要性，但它已被一些關(guān)鍵行業(yè)參與者使用多年，是人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛背后的主要推動(dòng)力，這確保了未來20年Chiplet的強(qiáng)勁增長。微軟、谷歌、英特爾、臺(tái)積電和其他公司一直在努力制定一個(gè)互連標(biāo)準(zhǔn)，如通用芯?；ミB技術(shù)(UCIe)，這將使來自不同制造商的晶片能夠輕松集成到一個(gè)封裝中。

Chiplet是摩爾定律的延續(xù)，器件的微縮變得更加困難，掩膜版和晶片尺寸正在接近其最大極限。正如戈登·摩爾預(yù)言：“事實(shí)證明，用單獨(dú)封裝和互連的較小功能構(gòu)建大型系統(tǒng)可能更具經(jīng)濟(jì)效益?！?/p>

TechInsights發(fā)現(xiàn)了什么?

Chiplet利用先進(jìn)的封裝互連技術(shù)，將大型多功能單硅晶片拆分成多個(gè)單一用途的專用晶片。近十年來，TechInsights一直在積極跟蹤邏輯細(xì)分市場(chǎng)中基于Chiplet的器件，我們最早分析了Xilinx 580T FPGA，該FPGA具有兩個(gè)FPGA晶片和一個(gè)中間層互連。近年來，TechInsights分析了來自英特爾、蘋果和AMD等幾家制造商的chiplet架構(gòu)器件。

英特爾的嵌入式多芯片互連橋接(EMIB)是一種封裝內(nèi)高密度互連異構(gòu)芯片的方法，可實(shí)現(xiàn)多芯片多核處理器所需的高帶寬通信。英特爾還推出了Foveros封裝技術(shù)，該技術(shù)提供了更大的能力來混合和匹配處理器組件與最佳的制造工藝。

臺(tái)積電還展示了其硅橋解決方案，TechInsights分析了其最近的集成扇出本地硅互連(InFO-L或InFO-LSI)蘋果封裝，并發(fā)現(xiàn)CoWoS-L采用類似概念。此外，臺(tái)積電的系統(tǒng)集成芯片(SoIC)采用鍵合技術(shù)，可以將不同芯片尺寸、功能和節(jié)點(diǎn)技術(shù)的已知優(yōu)質(zhì)芯片進(jìn)行異構(gòu)集成，這些芯片與現(xiàn)有的CoWoS和InFO方案完全兼容。Techinisights最近分析了AMD的Ryzen 7和Ryzen 9處理器，它們使用臺(tái)積電的SoIC先進(jìn)封裝技術(shù)將緩存芯片與基于芯片的封裝中的計(jì)算芯片互連起來。

矽品(SPIL)也有利用嵌入式橋式芯片的先進(jìn)封裝技術(shù)。TechInsights最近分析的一款A(yù)MD設(shè)備顯示，在一個(gè)封裝中使用了四個(gè)橋接芯片來實(shí)現(xiàn)chiplet設(shè)計(jì)。