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全球观焦点:Chiplet 是指什么?Chiplet 有哪些优点?

2023-04-14 08:33:10 来源:第一商业网

在生活中,很多人都不知道chiplet(芯粒)是什么意思,其实他的意思是非常简单的,下面就是小编搜索到的chiplet(芯粒)相关的一些知识,我们一起来学习下吧!

Chiplet 是指将不同工艺制程、不同功能,甚至不同材质的 Chiplet,如同搭积木一样,通过 先进封装技术集成在一起,从而形成一个系统级芯片(SoC),以平衡芯片计算性能与研制成本。

而传统的soc是高度集成的,集成在一个芯片上。Chiplet是将具有特定功能的小芯片进行搭积木式的集成在一起。


(资料图)

优点:

1.可采用不同制程,有效降低成本,提高效率

传统的 SoC 芯片在制造上必须选择相同的工艺节点。然而不同的芯片的工艺需求不同,如逻辑芯片、模 拟芯片、射频芯片、存储器等往往成熟制程节点是不同的,模拟芯片如果采用高级制程可能会导致漏电、噪声等问题(只有逻辑芯片要求的制程较高,其他他的没必要这么高),SoC 芯片统一采用相同的制程反而会造成一定的麻烦。而 Chiplet 模式则可以自由选择不 同裸芯片的工艺,然后通过先进封装来进行组装,相比 SoC 则更具灵活性,更具优势。

2.chiplet面积较小,可有效提高良率。

3.Chiplet 模式可以实现产品设计重复使用,缩短上市周期

由于 SoC 方案采用统一的工艺制程,导致 SoC 芯片上的各部分要同步进行迭代,这使得 SoC 芯片的迭 代进程放缓。Chiplet 模式可以对芯片的不同单元进行选择性迭代,迭代部分裸芯片后便可制作出下一 代产品,大幅缩短产品上市周期。

4.Chiplet 模式目前还存在对先进封装技术要求高、散热能力差等问题

实现各裸芯片之间的开孔、电镀需要精密的操作,要保证各裸芯片之间的数据实现高速、高质量传输, 这都需要更高难度的封装技术。更多裸芯片堆叠到一起,会造成散热能力较差的情况,这些都给 Chiplet 模式提出了新的技术难题。

随着技术节点的不断提升,单颗芯片集成的IP(大芯片的功能模块)会越来越多,Chiplet模式可以单独流片,因此可以通过集成应用较为广泛和成熟的IP模块来降低流片失败的风险,在成本、效率、性能、功耗以及商业风险等几个方面达到平衡,大大降低芯片开发的难度。

面对IP产业带来的种种利好,在Chiplet概念快速发展的背景下,也给IP设计企业带来了巨大的市场空间。

根据IPnest的数据,全球芯片IP前十公司占据79.8%的市场份额,而ARM公司一家就占据40.4%。在前十芯片IP设计公司中,芯原股份位列第七,是唯一的中国公司,且在营收增速方面是倒数第二。

目前,A股仅有芯原股份和国芯科技两家公司有一定规模对外授权芯片IP的业务。2021年,芯原股份和国芯科技通过芯片IP授权带来的收入分别为7.06亿元和8799万元。

对于芯片IP公司来说,如果从卖IP转向卖Chiplet,商业模式将发生根本变化。一方面因其产品从虚拟变为实体而带来价值量的大幅提升,另一方面也会带来存货、供应链等新问题。

UCIe:实现 Chiplet 互联标准的关键

Ucle是一种由 Intel、AMD、ARM、高通、三星、台积电、日月 光、Google Cloud、Meta 和微软等公司联合推出的 Die-to-Die 互连标准,其主要目的是统一 Chiplet (芯粒)之间的互连接口标准,打造一个开放性的 Chiplet 生态系统。UCIe 在解决 Chiplet 标准化方面 具有划时代意义。

合适的Die-to-Die接口是影响芯片性能的重要因素,不同模块的架构与互联协议都不相同,设计者必须考虑到工艺制程、封装技术、系统集成、扩展等诸多复杂因素。同时还要满足不同领域、不同场景对信息传输速度、功耗等方面的要求,因此在Chiplet的设计过程中IP接口统一达到高效的数据传输异常艰难,而解决这些问题的最大挑战就是缺少统一的互连标准协议。

相关股票:

芯原股份:公司将着力发展Chiplet业务,以实现IP芯片化并进一步实现芯片平台化,为客户提供更加完备的基于Chiplet的平台化芯片定制解决方案。

长电科技:公司已加入UCle产业联盟,共同致力于Chiplet核心技术突破和成品创新发展,积极推动Chiplet接口规范标准化。公司去年推出了XDFOI全系列极高密度扇出型封装解决方案,该技术是一种面向Chiplet的极高密度、多扇出型封装高密度异构集成解决方案。

晶方科技:晶圆级TSV是Chiplet技术路径的一个重要部分,晶方科技也在研究Chiplet技术路径的走向。

通富微电:背靠AMD(chiplet首家商业化大规模生产的IC企业),AMD占公司营收40%。公司在Chiplet、2.5D、3D堆叠等方面均有布局和储备。

华天科技:掌握Chiplet相关技术。

华峰测控:chiplet需求增加的CP测试对测试机有带动作用

全球半导体 IP 行业高度集中,CR3 达到 66.2%。IP 行业市占率第一为 ARM,ARM 在处理器 IP 方面 具有绝对优势,并且在版税收入上也保持大幅领先地位,2021 年市占率 40.4%,第二第三分别为Synopsys 和 Cadence,行业整体高度集中于前三位玩家,CR3 达到 66.2%,CR10 为 79.3%。国内厂商 芯原股份 2020 年占据 2%的份额,排名第七。2021 年大部分 IP 厂商营收均保持较高增速,行业整体增 长 19.7%至 54.5 亿美元。

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