在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈興起之際，小芯片的概念引發(fā)了市場(chǎng)的熱議。
日前，Chiplet概念股后期出現(xiàn)明顯的資金回流板塊個(gè)股中，大港股份經(jīng)歷六連板，通富微電三連板深科大當(dāng)日漲幅超過10%，蘇州顧山，文怡科技，馮至科技漲停，鑫源股份，方靜科技，寒武紀(jì)，中經(jīng)電子漲幅超過5%
小芯片并不是一個(gè)新概念研究機(jī)構(gòu)Gartner分析師盛凌海對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，TSMC和英特爾較早開發(fā)了相應(yīng)的技術(shù)，但早年的技術(shù)成本仍然較高但因?yàn)槭窍冗M(jìn)技術(shù)，所以有很大的想象空間
在該組織看來，伴隨著芯片制造工藝的演進(jìn)，整個(gè)芯片設(shè)計(jì)過程的成本大大增加，摩爾定律正在一天天放緩，因?yàn)樵O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更加困難，工藝更加復(fù)雜在此背景下，Chiplet被業(yè)界寄予厚望，或?qū)牧硪粋€(gè)維度延續(xù)摩爾定律的經(jīng)濟(jì)效益
什么是小芯片技術(shù)。
Chiplet通常被翻譯為顆粒核心或小芯片從字面上看，single可以理解為更粒度更小的芯片是在先進(jìn)制造工藝下提高芯片集成度的手段，從而在不改變制造工藝的情況下提高運(yùn)算能力，保證芯片制造良率
現(xiàn)代芯片制造過程可以看作是一個(gè)無限追求摩爾定律極限的過程當(dāng)芯片制造工藝突破到28nm以下，傳統(tǒng)的平面晶體管結(jié)構(gòu)根本無法支撐進(jìn)一步的小型化，業(yè)界對(duì)此的反應(yīng)當(dāng)然很直接——改變結(jié)構(gòu)
2011年初，英特爾推出了基于FinFET的商用芯片，用于22nm節(jié)點(diǎn)的工藝隨后，TSMC等半導(dǎo)體代工廠也開始推出自己的FinFET芯片到2012年，F(xiàn)inFET的應(yīng)用已經(jīng)開始向20nm節(jié)點(diǎn)和14nm節(jié)點(diǎn)推進(jìn)
此后，為了突破平面晶體管結(jié)構(gòu)的支撐限制，GAAFET技術(shù)和MBCFET技術(shù)也相繼問世，將現(xiàn)代芯片制造一步步推向摩爾定律的極限由于技術(shù)可以做到10nm級(jí)別，芯片制造商確實(shí)遇到了頭痛的問題
不斷接近物理極限的晶體管工藝，已經(jīng)壓過了現(xiàn)有的光刻技術(shù)一味追求小型化的極限，使得芯片生產(chǎn)中的工藝誤差和加工缺陷越來越嚴(yán)重這體現(xiàn)在產(chǎn)品上，就是芯片的良率降低，器件的故障率增加在這方面，傳統(tǒng)的解決方法是繼續(xù)增加投資，改進(jìn)技術(shù)和加強(qiáng)質(zhì)量控制，但巨大的投資無法突破物理極限的天花板
在這種背景下，研究人員給出了一個(gè)新的思路，既然缺陷無法避免，那么就盡量控制裸核以較低的速率被缺陷擊中。
換句話說，當(dāng)缺陷密度確定時(shí)，裸芯的面積越小，缺陷擊中的裸芯就越多因此，將大芯片切割成小芯片成為業(yè)界提高芯片良率的一種選擇，或者說是目前為止比較好的選擇
例如，在7納米工藝的芯片中，一些次要模塊可以用更低的工藝如22納米制成小芯片，然后組裝到7納米芯片上原理就像搭積木一樣，可以減少對(duì)7nm工藝的依賴小芯片模式也是摩爾定律減速下半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展方向之一
海外芯片巨頭構(gòu)建小芯片標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟
到目前為止，AMD，Intel，TSMC等眾多國(guó)際頭部芯片設(shè)計(jì)公司和眾多中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司已經(jīng)表示或?qū)崿F(xiàn)了在產(chǎn)品中引入小芯片設(shè)計(jì)。
公開資料顯示，華為在2019年推出了基于小芯片技術(shù)的7nm鯤鵬920處理器今年3月，AMD推出了基于TSMC 3D小芯片封裝技術(shù)的第三代服務(wù)器處理芯片，而蘋果推出了采用TSMC cow OS—S橋接技術(shù)的M1 Ultra芯片
早在2015年，AMD在放棄多年的芯片制造后，就表示希望通過推出小芯片，奪回被英特爾主導(dǎo)的服務(wù)器芯片市場(chǎng)AMD高級(jí)副總裁塞繆爾·納夫齊格在談到公司當(dāng)時(shí)的計(jì)劃時(shí)說:在芯片設(shè)計(jì)方面，我們只有一顆子彈可以擊中他是說小芯片
AMD沒有將很多功能打包在一個(gè)大硅片上，而是選擇將旗艦芯片分成四個(gè)獨(dú)立的部分，拼接在一起。
如果沒有技術(shù)來支持小芯片，那么未來芯片的制造將變得過于昂貴，并且很難繼續(xù)提供計(jì)算能力的飛躍從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，那些較老的芯片設(shè)計(jì)也將消耗過多的功率，并且在經(jīng)濟(jì)上不可行一位資深業(yè)內(nèi)人士告訴《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者
通過這種小芯片的設(shè)計(jì)思路，AMD降低了40%的制造成本直接的好處是，AMD可以更靈活地銷售服務(wù)器芯片，根據(jù)需要添加和刪除小芯片，并為不同的功能選項(xiàng)設(shè)置不同服務(wù)器芯片的價(jià)格范圍
開發(fā)Chiplet是AMD最成功的戰(zhàn)略之一，并幫助AMD的收入從2015年的40億美元增長(zhǎng)到去年的164億美元。
今年3月，英特爾，AMD，ARM，高通，TSMC，三星，Sunmoon等芯片廠商和Google Cloud，Meta，微軟等科技巨頭也成立了小芯片標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，正式推出了面向小芯片的通用高速互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)UCIE，旨在定義一個(gè)開放的，可互操作的標(biāo)準(zhǔn)，以高級(jí)封裝的形式將多個(gè)小芯片組合成一個(gè)封裝。
理想情況下，UCIE標(biāo)準(zhǔn)將允許芯片制造商混合和搭配使用不同制造工藝技術(shù)的芯片，并使它們成為不同公司在單個(gè)封裝中構(gòu)建的產(chǎn)品這意味著美光制造的內(nèi)存芯片，AMD制造的CPU芯片和高通制造的無線調(diào)制解調(diào)器可以組裝在一起，這將大大提高性能并節(jié)省大量電量
業(yè)內(nèi)人士對(duì)《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》表示，這種通用互聯(lián)小芯片真正實(shí)現(xiàn)可能還需要幾年時(shí)間不過這代表了未來芯片發(fā)展的一個(gè)方向
行業(yè)挑戰(zhàn)在哪里。
根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Omdia的報(bào)告，到2024年，Chiplet處理器芯片的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到58億美元，到2035年，這一規(guī)模有望達(dá)到570億美元Chiplet主要適用于大規(guī)模計(jì)算和異構(gòu)計(jì)算，未來有望率先應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用處理器，自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域
雖然市場(chǎng)前景充滿想象，但一些公司對(duì)這條技術(shù)道路持謹(jǐn)慎態(tài)度。
SOC做不到的，比如DRAM和XPU的融合，用小芯片的設(shè)計(jì)剛剛好現(xiàn)在關(guān)鍵問題是成本，所以目前主要應(yīng)用領(lǐng)域還是局限于高性能計(jì)算機(jī)國(guó)內(nèi)一家從事小芯片技術(shù)開發(fā)的企業(yè)負(fù)責(zé)人告訴第一財(cái)經(jīng)記者
英偉達(dá)副總裁伊恩·巴克表示，五年多前，英偉達(dá)遇到了光掩模問題，也就是所謂的標(biāo)記限制，但公司沒有選擇Chiplet的解決方案。
部分原因是英偉達(dá)的GPU和CPU有本質(zhì)區(qū)別英偉達(dá)的芯片使用數(shù)千個(gè)計(jì)算核心，一次執(zhí)行大量相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算為了在不采用小芯片方法的情況下應(yīng)對(duì)光掩模尺寸的限制，Nvidia將精力集中在打造所謂的超級(jí)芯片上
除了技術(shù)路徑偏離原有軌道，國(guó)內(nèi)廠商發(fā)展Chiplet的挑戰(zhàn)還在于整體生態(tài)。
一位正在投資國(guó)內(nèi)小芯片行業(yè)的創(chuàng)業(yè)者對(duì)《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》表示:小芯片在中國(guó)的生態(tài)還沒有建立起來，也是一個(gè)很有挑戰(zhàn)性的工作涉及的幾項(xiàng)核心技術(shù)，如芯片設(shè)計(jì)，EDA/IP，封裝技術(shù)等，要么缺失，要么處于技術(shù)發(fā)展初期國(guó)內(nèi)的單片機(jī)技術(shù)大多不成熟，比如CPU，EDA更難以形成協(xié)調(diào)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)生態(tài)一方面，我們需要繼續(xù)大量的投資和技術(shù)研發(fā)，另一方面，也要積極參與國(guó)際小芯片相關(guān)聯(lián)盟，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，率先在制定標(biāo)準(zhǔn)中占有一席之地
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