近來有個(gè)看上去有些高深的概念——Chiplet,可以用熱度連漲,火得厲害來形容。
而且這個(gè)概念里的上市公司更早前就被國家大基金看上了,在其最新一期投資的項(xiàng)目序列里,多有羅列。
圖片來源:東方財(cái)富網(wǎng)
10多年前被提出
這當(dāng)中就包括取得三連板的通富微電和六連板的大港股份。說起Chiplet,還要從摩爾定律開始,這是由英特爾創(chuàng)始人之一的戈登·摩爾(Gordon Moore)于半個(gè)世紀(jì)前提出來的經(jīng)驗(yàn)之談,其內(nèi)容為:“當(dāng)價(jià)格不變時(shí),集成電路上可容納的晶體管的數(shù)目,約每隔18個(gè)月便會增加一倍,性能也將提升一倍?!边@在一定程度上揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。
過去數(shù)十年來,半導(dǎo)體制程工藝都基本遵循著摩爾定律在持續(xù)推進(jìn),晶體管的尺寸也在不斷的微縮,處理器性能在不斷增強(qiáng)的同時(shí),成本保持不變,甚至還可以降低。
但隨著芯片制程的演進(jìn),由于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度更高,流程更加復(fù)雜,芯片全流程設(shè)計(jì)成本大幅增加,“摩爾定律”日趨放緩。在此背景下,Chiplet被業(yè)界寄予厚望,或?qū)牧硪粋€(gè)維度來延續(xù)摩爾定律的“經(jīng)濟(jì)效益”。
因此,Chiplet并不是一項(xiàng)新的技術(shù),早在10多年前就被提出,2015年Marvell創(chuàng)始人之一周秀文(Sehat Sutardja)博士曾提出Mochi架構(gòu)(Modular Chip,模塊化芯片)的概念,便是Chiplet最早的雛形。
Chiplet也被稱作“小芯片”或“芯?!?,它是一種功能電路塊,包括可重復(fù)使用的IP塊(Intellectual Property Core,是指芯片中具有獨(dú)立功能的電路模塊的成熟設(shè)計(jì),也可以理解為芯片設(shè)計(jì)的中間構(gòu)件)。
具體來說,該技術(shù)是將一個(gè)功能豐富且面積較大的芯片裸片(die)拆分成多個(gè)芯粒(chiplet),這些預(yù)先生產(chǎn)好的、能實(shí)現(xiàn)特定功能的芯粒組合在一起,通過先進(jìn)封裝的形式(比如3D封裝)被集成封裝在一起即可組成一個(gè)系統(tǒng)芯片。
Chiplet 模式兼具設(shè)計(jì)彈性、成本節(jié)省、加速上市等優(yōu)勢,已被公認(rèn)為后摩爾時(shí)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最優(yōu)解集之一,在產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的共同推進(jìn)下,Chiplet已經(jīng)加速進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用,應(yīng)用領(lǐng)域包括新一代移動(dòng)通信、高性能計(jì)算、自動(dòng)駕駛以及物聯(lián)網(wǎng)等。
多家國際巨頭布局
目前臺積電、英特爾、AMD等國際巨頭相繼布局 Chiplet,標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是其中的重要部分。今年 UCIe 標(biāo)準(zhǔn)的推出對Chiplet行業(yè)起到了非常大的推動(dòng)作用,各大廠商可以用同一個(gè)協(xié)議快速迭代。
未來Chiplet 產(chǎn)業(yè)會逐漸成熟,形成包括互聯(lián)接口、架構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和先進(jìn)封裝的完整產(chǎn)業(yè)鏈,中國廠商面臨巨大發(fā)展機(jī)遇。
短期內(nèi),各Chiplet廠商會“各自為營”地通過自重用和自迭代利用這項(xiàng)技術(shù)的多項(xiàng)優(yōu)勢,而在接口、協(xié)議、工藝都更加開放和成熟的未來,產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)都將迎來換血,“晶體管級復(fù)用”會成為現(xiàn)實(shí)。
綜合來看,chiplet的愿景是一個(gè)廣泛的生態(tài)系統(tǒng),其中有成千上萬個(gè)可互操作的chiplet構(gòu)建在各個(gè)foundry中,這些chiplet可提供各種功能,以降低成本,加快產(chǎn)品上市時(shí)間并提高成本效益。業(yè)務(wù)模型將需要支持這一愿景。
為了使這種方法成功,需要建立新的商業(yè)模式。集成ASIC供應(yīng)商已經(jīng)為集成高帶寬存儲器(HBM)模塊、存儲器設(shè)備和已知的良好裸片(KGD)系統(tǒng)建立了有效的模型。
這個(gè)模型可以擴(kuò)展以提供與來自多個(gè)源的組件更復(fù)雜的集成。下面的插圖概述了這樣一種業(yè)務(wù)模型,其結(jié)構(gòu)為各種組件的“所有者”。
chiplet模型也可以使總體投資成本受益。例如,如果一家公司在開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)加速器方面具有真正的價(jià)值,那么他們?yōu)槊總€(gè)可能的系統(tǒng)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)接口可能就沒有意義。
能夠通過選擇可用的組件將網(wǎng)絡(luò)接口引入設(shè)計(jì)中,從而減少了開發(fā)和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)接口硬件所需的投資。相反,構(gòu)建這些網(wǎng)絡(luò)接口chiplet的公司將從數(shù)量增加中受益,從而將其投資攤銷到更大的收入流中。
今年3月份,AMD、Arm、先進(jìn)半導(dǎo)體工程、谷歌云、英特爾、高通、三星、臺積電、微軟、Meta等十家行業(yè)巨頭組成UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,負(fù)責(zé)制定與小芯片技術(shù)相關(guān)的行業(yè)規(guī)范,攜手推動(dòng)Chiplet接口規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化。目前,多家中國大陸半導(dǎo)體公司也加入了該聯(lián)盟,包括芯原股份、芯耀輝、芯云凌、芯和半導(dǎo)體、奇異摩爾、牛芯半導(dǎo)體、燦芯半導(dǎo)體、憶芯科技、OPPO等。
上市公司踴躍發(fā)展
相關(guān)的上市公司包括通富微電、華天科技、芯原股份、長電科技、晶方科技、華峰測控、氣派科技、寒武紀(jì)、同興達(dá)、文一科技等,早前飽受關(guān)注的大港股份8月9日公告稱,公司控股孫公司蘇州科陽半導(dǎo)體有限公司主要是采用TSV等技術(shù)為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)提供晶圓級封裝加工服務(wù),目前主要從事CIS芯片和濾波器芯片晶圓級封裝服務(wù),未涉及Chiplet相關(guān)業(yè)務(wù)。
通富微電:背靠AMD(chiplet首家商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的IC企業(yè)),AMD占公司營收40%。公司在Chiplet、2.5D、3D堆疊等方面均有布局和儲備。
華天科技:2021年報(bào)顯示有集成電路多芯片封裝擴(kuò)大規(guī)模項(xiàng)目。
芯原股份:公司將著力發(fā)展Chiplet業(yè)務(wù),以實(shí)現(xiàn)IP芯片化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)芯片平臺化,為客戶提供更加完備的基于Chiplet的平臺化芯片定制解決方案。
長電科技:公司已加入U(xiǎn)Cle產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,共同致力于Chiplet核心技術(shù)突破和成品創(chuàng)新發(fā)展,積極推動(dòng)Chiplet接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。公司去年推出了XDFOI全系列極高密度扇出型封裝解決方案,該技術(shù)是一種面向Chiplet的極高密度、多扇出型封裝高密度異構(gòu)集成解決方案。
晶方科技:晶圓級TSV是Chiplet技術(shù)路徑的一個(gè)重要部分,晶方科技也在研究Chiplet技術(shù)路徑的走向。
華峰測控:Chiplet需求增加的CP測試對測試機(jī)有帶動(dòng)作用。
氣派科技:2022年半年報(bào)顯示公司以集成電路封裝測試技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用為基礎(chǔ),從事集成電路封裝、測試及提供封裝技術(shù)解決方案。公司封裝技術(shù)主要產(chǎn)品包括MEMS、FC、LQFP、QFN/DFN、CDFN/CQFN、CPC、Qipai、SOP、SOT、DIP等系列,共計(jì)超過200個(gè)品種。
寒武紀(jì):2022年3月30日回復(fù)稱思元370是寒武紀(jì)首款采用chiplet(芯粒)技術(shù)的AI芯片,采用7nm制程工藝,最大算力高達(dá)256TOPS(INT8),是寒武紀(jì)第二代產(chǎn)品思元270算力的2倍。
同興達(dá):2021年年報(bào)顯示公司發(fā)布了與昆山日月新(原昆山日月光)簽訂《項(xiàng)目合作框架協(xié)議》的公告,擬在昆山投資設(shè)立全資子公司,實(shí)施“芯片金凸塊(GoldBump)全流程封裝測試項(xiàng)目”項(xiàng)目(一期),強(qiáng)勢涉足集成電路先進(jìn)封測行業(yè),主要應(yīng)用于顯示驅(qū)動(dòng)芯片封測領(lǐng)域。
文一科技:2021年年報(bào)顯示公司半導(dǎo)體板塊的發(fā)展方向是跟蹤先進(jìn)封裝前沿技術(shù),重點(diǎn)研發(fā)基于先進(jìn)封裝塑封、分離技術(shù),開發(fā)基于粉末、液態(tài)樹脂壓塑成型塑封設(shè)備和模具,整合富仕機(jī)器、三佳山田研發(fā)、市場、人力、供應(yīng)鏈資源,研發(fā)基于FCBGA、FAN-OUT、存儲器塑封成型技術(shù)等。
美出法案支持
盡管A股市場Chiplet概念截至8月9日收盤,表現(xiàn)依舊火熱;然而芯片股兩日領(lǐng)跌大盤美股,可能有英偉達(dá)和美光科技等芯片巨頭二季度營收展現(xiàn)頹勢的原因。
GPU巨頭英偉達(dá)周一發(fā)布財(cái)報(bào)預(yù)警,由于游戲業(yè)務(wù)疲軟,第二季度收入同比可能大幅下降19%。而在上周,芯片廠商AMDicon、英特爾公司發(fā)布財(cái)報(bào),都下調(diào)了年度業(yè)績預(yù)期,此前包括索尼、微軟、任天堂icon在內(nèi)的多家游戲巨頭發(fā)布財(cái)報(bào)都顯示收入大幅下滑。
截至美股8月9日開盤時(shí),半導(dǎo)體板塊繼續(xù)普跌,邁威爾科技跌逾4%,安森美半導(dǎo)體、意法半導(dǎo)體跌超3%,AMD跌近3%,德州儀器、恩智浦半導(dǎo)體跌近2%。
與此同時(shí),歐股芯片股同樣慘跌。愛思強(qiáng)股份德國股價(jià)(AIXA.GY)跌超2.0%,艾邁斯歐司朗瑞士股價(jià)(AMS.SW)跌超5.5%,ASM國際荷蘭股價(jià)(ASM.NA)跌超3.5%,阿斯麥(ASML.NA)跌超4.2%,英飛凌(IFX.GY)跌超3.2%,挪威北歐半導(dǎo)體(NOD.NO)跌超4.8%,SOITEC(SOI.FP)跌超2.8%,意法半導(dǎo)體(STM.FP)跌3.6%,VAT集團(tuán)(VACN.SW)跌超6.4%,Siltronic股份(WAF.GR)跌超3.4%。
事實(shí)上,大多數(shù)最大的半導(dǎo)體設(shè)備、設(shè)計(jì)和軟件公司都設(shè)在美國,或在美國擁有關(guān)鍵的工程。在設(shè)備領(lǐng)域,Lam Research(拉姆研究)、Applied Materials和KLA都位于美國;用于設(shè)計(jì)芯片的關(guān)鍵軟件被稱為EDA,也來自美國。
德州儀器和英特爾在制造自己的芯片同時(shí),在各自領(lǐng)域保持著領(lǐng)先的市場份額;此外,高通、博通、英偉達(dá)和AMD也都是美國公司。但是,SemiAnalysis表示,盡管美國歷來在芯片行業(yè)擁有絕對優(yōu)勢,但這種主導(dǎo)地位正轉(zhuǎn)移。
數(shù)據(jù)顯示,美國在芯片制造業(yè)中的份額目前處于歷史低點(diǎn)。風(fēng)投機(jī)構(gòu)認(rèn)為,芯片行業(yè)投資不足(偏愛互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè))、美國制造業(yè)人員不足以及人工成本高、缺乏支持政策等都造成了當(dāng)前的窘境。除非立即采取行動(dòng),否則美國將失去半導(dǎo)體行業(yè)。
因此,也促成了美國一項(xiàng)新的法案。有消息稱,美國總統(tǒng)拜登會在當(dāng)?shù)貢r(shí)間周二(8月9日)簽署一項(xiàng)法案,為美國半導(dǎo)體芯片的制造和研發(fā)提供527億美元補(bǔ)貼,以提高美國在科技領(lǐng)域的競爭力。
《芯片與科學(xué)法案》還授權(quán)在未來10年中為美國的科學(xué)研究增添2000億美元經(jīng)費(fèi)。美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)說,如果不采取任何行動(dòng),美國在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的所占份額在2030年時(shí)將減少到10%。
現(xiàn)在看上去,該法案目前對設(shè)計(jì)、生產(chǎn)都在美國本土的英特爾(Intel)、美光(Micron)非常友好 ,而英偉達(dá)(Nvidia)的業(yè)績受到比特幣礦機(jī)需求大跌拖累,像ASML等芯片設(shè)備公司、汽車芯片概念股的機(jī)會將會加大。
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