Chiplet,中国半导体产业不容错过的历史性机遇

作者: 李沛 2022-05-20
AI解读文章
来源:爱集微 #chiplet# #未来车专场#
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集微网消息,5月19日,由张江高科895创业营、爱集微联合主办的“张江高科895创业营&爱集微·未来车专场”第四场主题活动—“颠覆产业链!Chiplet将大有可为?”以线上直播形式召开。据爱集微统计,本场活动全网在线累计观看人数:61889,其中爱集微官网&APP 51229 ,集微官方微博 8910,B站 149,视频号1601。

本次活动邀请到的嘉宾包括张江高科投资总监王法华、厦门云天半导体董事长于大全、新思科技中国区副总经理姚尧、芯和半导体联合创始人代文亮、瞬曜EDA创始人傅勇,活动由爱集微创始人、董事长老杳主持。

老杳在开场致辞中指出,今年3月2号十大巨头成立UCIe联盟,共同推动Chiplet(芯粒)互连行业标准以来,国内企业参与意愿踊跃,爱集微也已输出专题访谈、深度分析等文章逾30篇,足见半导体业内对Chiplet关注度之高,诸多专业人士认为其将对半导体产业发展带来深远影响。本次张江高科895创业营和爱集微联合主办第二场以Chiplet为主题的未来车专场活动,与前次以系统公司为主不同,邀请到来自EDA/IP、封测领域顶级大咖,以期为观众呈现更为丰富的视角。

联合主办方张江高科投资总监王法华表示,随着工艺节点缩小,"大芯片"成本不断增加,期待通过本次活动中行业大咖的交流,帮助观众更好理解Chiplet对半导体产业的影响。

Chiplet如何影响产业链

厦门云天半导体董事长于大全首先简要梳理了先进封装技术演进,指出未来随着Chiplet进一步兴起,有望使芯片设计进一步简化为IP核堆积木式的组合,半导体制造链生态链可能会重构,如芯片设计公司需要重新定义其IP,制造企业需要研发满足需求的前道技术,尽管先进封装有更多工序在前道完成,但扇出等仍然需要封装企业完成,至于系统厂商,Chiplet可使其从采购芯片进一步迈向自行开发芯片产品。

新思科技姚尧认为,从短期、中期、长期看,Chiplet会给整个半导体产业链带来非常革命性的变化,封装与基板厂商可能是短期内Chiplet最大受益者,展望中期,Chiplet将推动SoC概念从System-on-Chip向System-of-Chips转化,芯片设计越来越多需要考虑系统,以系统为出发点,将设计、制造、封测工程师在一个协作平台上有效串联,这将是EDA厂商的巨大挑战与机遇,进一步放眼长远,Chiplet将为芯片厂商提供灵活扩展SKU和大幅提高良率的益处,并吸引更多企业探索单一功能die及其系统整合优化的商业模式,对产业链产生深远影响。

芯和半导体代文亮辨析了Chiplet对传统SiP技术的继承与发展,总结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,此前这些企业在PCB板上同样以搭积木的理念组合不同芯片颗粒,形成硬件系统,积累了相当能力。

不过代文亮也提示,Chiplet带来了商业模式的悬念,系统、芯片、代工、封装厂商谁来主导?UCIe联盟的成立,有助于Chiplet生态圈的发育。此外,Chiplet产品设计面临信号完整性,电源完整性,电热应力协同等一系列新挑战,需要EDA与芯片设计厂商携手破解。

瞬曜创始人傅勇认为,Chiplet在SoC之后,将为芯片设计方法学和验证方法学带来又一次重大变革。他指出,Chiplet,以及RISC-V所衍生的Chisel等设计方法学创新,都是为了尽可能提高设计的抽象层次,使单个工程师能够处理的设计规模进一步提升。与此同时,Chiplet对验证也提出了新的挑战,瞄准Chiplet的芯片设计技术转型是大趋势,UCIe行业标准互联是关键,UCIe联盟生态尚在逐步完善,其支持标准处于从0到1的探索阶段。Chiplet集成许多芯片, 各个小芯片挂在UCIe总线上运行,只要其中一个小芯片出问题,整个系统都会受影响,付出惨重的代价,完整闭环的仿真验证解决方案至关重要。

Chiplet潮流下的危与机

推进Chiplet技术的发展,不同环节厂商当前正面临着怎样的机遇和挑战?

于大全指出,从封测角度看,发展Chiplet较为活跃的台积电,已经实现了SoIC中0.9微米的互连节距,将封装技术推进到了新的高度,die的高密度堆叠目前更多依靠这类具备先进前道工艺的厂商,但进一步的封装仍然需要专业厂商完成,有望为封测厂商带来增量需求,但封装工艺可靠性也面临不小的挑战。

代文亮认为,Chiplet一方面利好IP厂商,交付的产品会从软核向硬核转变,芯和现有集成无源器件IPD业务就经历了这样的转变;另一方面,IP交付形式的变化,也在集成复杂度和商业模式上对厂商提出了新的课题。

姚尧表示,尽管先进封装技术越来越重要,但Chiplet并不能完全等同于先进封装,其精髓在于System-of-Chips的系统观点。UCIe协议标准设计颇显功力,但更重要的是围绕该标准诸多跨领域头部厂商的联合,形成了统一开放的产业链,可类比于安卓生态,大家都能够参与共创Chiplet商业化,新思将之视为有潜力重塑整个半导体市场的倡议,并将在UCIe生态中扮演更重要的角色。对于芯片厂商而言,能否在技术规范与商业模式上应时而变,是其把握机遇的关键。

国内产业格局之变

Chiplet技术对国内芯片产业格局的影响,是另一个与会者关注的议题。

傅勇指出,Chiplet能够用更低成本实现更为个性化设计,使其可能成为继SoC后另一次方法学变革,国内IC行业有必要充分把握这一机会。作为制造业大国,我国企业在对系统产品的理解上,掌握着第一手资料,积累了丰富经验,Chiplet带来的方法学革新,有望使国内企业得以充分发挥其系统产品研发know-how,实现做精做强做大。

傅勇还提到,当前部分本土IC厂商已经在产品设计上开始了有针对性的准备,将系统需求乃至die-to-die接口纳入产品设计,今后Chiplet有望推动更多的跨公司合作,保持开放的心态、开放的团队,对企业在Chiplet时代的成功非常重要。

于大全强调,Chiplet不等同于先进封装,不过特定产品确实会对封装技术提出极高要求,当前大陆厂商在先进封装技术上,较之台积电等领先企业,同样存在数代的差距,需要产业界予以清醒认识,应通过更紧密的产学研用协同创新来缩小这种差距。

展望未来演进路径,于大全指出Chiplet发展不会是一步到位,将经历产品形态的渐变过程,诸多不同的设计与封装形式如系统级封装,将会长期并存,特定大芯片如CPU\FPGA可能会诞生Chiplet的更多实践。

姚尧则认为,Chiplet对产业格局影响有多种可能,这种未来走向的开放性也正是其精彩之处,比如IP厂商对芯片设计公司是否将带来挤压的问题。Chiplet对后者而言未必利空,除了提高良率、降低成本、缩短开发周期、扩展SKU等好处,芯片设计公司还能够更专注于其核心竞争力如计算die的迭代,通过Chiplet方式集成其他厂商I/O die等形成完整System-of-Chips产品,UCIe联盟如能实现不同厂商die的兼容性,上述商业模式有望蓬勃兴起。

承接于大全观点,姚尧也强调对Chiplet不能理解为可以避开制造工艺的挑战,核心的计算die仍然需要先进工艺支撑,本土制造能力还是要跟上。

活动最后的问答环节,针对3D封装为EDA产业带来的挑战这一问题,代文亮结合自身实践进行了回答。他指出,射频前端领域过去十余年已经走过了从分离器件到模组化的演进,来自不同厂商的元件整合为模组在射频前端领域已经大行其道,数字前端也会是一个必然趋势。

不过集成在带来好处的同时,也明显增加了设计难度,如射频前端模组的串扰、隔离、发热和功耗处理,需要设计、制造、封装厂商合作来解决,Chiplet理念下不同die的堆叠,同样将面临可靠性、信号完整性、电源完整性、热分析等一系列仿真分析验证问题,芯和半导体与新思科技为此联合打造了“3DIC先进封装设计分析全流程”EDA平台,提供了从开发、设计、验证、信号完整性仿真、电源完整性仿真到最终签核的3DIC全流程解决方案,能够帮助芯片设计厂商和系统厂商发挥自身优势,高效完成产品开发。

姚尧指出,EDA面临的挑战在于如何真正贯彻从系统出发的方法论,以往不同环节厂家,乃至同一厂商不同部门工程师之间缺乏协同联动的平台,不同数据格式之间难以拉通,作为EDA厂商,新思科技在全球较早推出了面向3DIC设计的整合工具,能够帮助企业Chiplet产品落地。

针对Chiplet形态产品可能率先落地应用的领域,于大全认为除了公认的高速计算、存储领域,手机应用处理器(AP)和网络芯片可能将是接下来值得关注的方向。

姚尧判断,在数据中心场景高性能CPU、GPU之后,桌面端处理器或将是新的热点,‌苹果公司M1 Ultra业已发布,英特尔预计也将很快跟进,桌面端处理器之后,手机AP、自动驾驶ADAS处理器将是下一步落地领域。(校对/乐川)

责编: 朱秩磊
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