后摩尔定律时代，Chiplet落地进展和重点企业布局

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）几年前，全球半导体产业的重心还是如何延续摩尔定律，在材料和设备端进行了大量的创新。然而，受限于工艺、制程和材料的瓶颈，当前摩尔定律发展出现疲态，产业的重点开始逐步转移到如何超越摩尔定律，时代的定义也从摩尔定律时代过渡到了后摩尔定律时代。

后摩尔定律时代，先进封装和Chiplet威廉希尔官方网站 被寄予厚望。近日，由博闻创意主办的第七届中国系统级封装大会(SiP China 2023)上海站成功举办，活动上来自三星、安靠、芯和半导体等企业代表畅聊先进封装和Chiplet威廉希尔官方网站 ，让我们感受到了产业的热度，也对产业进程有了很清晰的了解。

Chiplet落地步骤和落地进展

Chiplet的中文翻译为芯粒或小芯片。基于Chiplet的设计方案，从设计时就按照不同的计算单元或功能单元对其进行分解，系统中的不同组件在独立的裸片上设计和实现。从芯片制造的角度来看，引入Chiplet概念之后，CPU、存储器、interwetten与威廉的赔率体系 接口等功能单元可以灵活选择工艺，并形成一种真正的IP复用——这些IP不需要再走后端与物理设计、流片制造、封装测试等流程。虽然芯片制造不能摆脱对制程的依赖，但能够降低先进制程上大芯片的设计复杂度，进而提升设计效率和制造良率，并降低芯片设计制造的成本。

总结来说，对于大芯片设计来说，Chiplet能够在保证芯片设计PPA（性能、功耗和面积）指标的前提下，提升先进工艺的良率，并显著降低芯片内容错电路的规模。真正的IP复用也是一种高性价比方式。

因此，芯和半导体创始人&CEO 凌峰博士在《Chiplet产业的发展和现状》报告中指出，Chiplet是为了解决后摩尔定律时代，先进工艺制程逼近物理极限，芯片PPA提升放缓，经济效益降低等问题而应运而生的。

目前，Chiplet已经成功落地于高性能计算应用，AMD、英伟达、英特尔、苹果、谷歌、博通等公司均在自己的高性能运算芯片中使用了Chiplet威廉希尔官方网站 ，代表产品包括AMD EPYC CPU和英伟达 H100 GPU等。2023年，国际大厂多款基于Chiplet威廉希尔官方网站 的大芯片落地，比如AMD在MI3000X和RX 7000X中均使用了这项威廉希尔官方网站 。发展至今，无论是同构集成还是异构集成，AMD均已经有产品。

凌峰表示，目前已经有超过100款基于Chiplet威廉希尔官方网站 的系统设计，其中44%应用于服务器/人工智能领域，14%应用于网络通信领域，13%应用于汽车电子领域。从封装类型来看，56%的Chiplet系统设计使用标准基板，先进EMIB的占比为18%，先进CoWos和先进CoWos硅中介的占比分别是12%和8%。

未来5年内多Chiplet系统设计将会实现5倍增长，并有四大发展趋势：

·趋势一：大规模高性能计算芯片推动Chiplet威廉希尔官方网站 持续演进，面临的挑战与不足将逐步改善。
·趋势二：后摩尔定律时代，Chiplet架构的应用将由集群数据中心侧逐步向边缘和终端（手机、汽车等）下沉，算力普惠。
·趋势三：Chiplet威廉希尔官方网站 让半导体产业生态更加开放多元，并催生新的协作模式和机遇。
·趋势四：全球供应链受复杂局势影响，助力加速Chiplet产业发展，自主创新与兼容互通是主旋律。

凌峰认为，Chiplet生态逐步走向成熟会分为四步。第一步是Chiplet全自研；第二步是接口标准制定；第三步是Chiplet外形规格标准；第四步是开放的Chiplet市场。很显然，目前我们还处于第二步向第三步迈进的过程中。

从UCIe 1.0到UCIe1.1

从凌峰的演讲不难看出，标准对于Chiplet发展是至关重要的。在SiP China 2023上海站，阿里云智能集团首席云服务器架构师，CXL和UCIe董事会成员陈健分享了UCIe标准发展的一些进展，并阐述了从UCIe 1.0到UCIe1.1的具体改进。

作为一种开放的小芯片/芯粒互连协议，UCIe由UCIe 联盟主导并发布，该联盟成员包括AMD、Arm、ASE、Google Cloud、英特尔等科技巨头。2023年8月，UCIe 联盟公开发布UCIe 1.1规范，为芯片生态系统提供有价值的改进。

陈健详细讲解了UCIe 1.1规范带来的新功能，包括将可靠性机制扩展到更多协议，支持更广泛的使用模型，等等。且UCIe 1.1规范完全向后兼容UCIe 1.0规范。

综合来看，UCIe 1.1规范带来了具有完整 UCIe堆栈的流协议的新用途，包括具有端到端链路层功能的同步多协议支持。在UCIe 1.0规范中，只有原始模式支持串流协议，仅用于传输层。UCIe 1.1规范增加了串流协议，支持flit模式，堆栈多路复用器支持在单个UCIe实例中使用多个协议的组合。

汽车行业更新是UCIe 1.1规范的关键更新，包括用于汽车用途的其他增强功能，如预测性故障分析和健康监测，以及实现更低成本的封装实施。为了满足汽车行业对高性能计算芯片的需求，UCIe 联盟还特别成立了新的汽车工作组。

Chiplet和系统集成方案

根据Yole的统计数据，2022年全球封测市场规模为815.0亿美元，同比增长4.9%，预计到2026年市场规模有望达961.0亿美元，2022年-2026年CAGR为4.2%。SiP China 2023上海站上，应用于Chiplet领域的系统集成威廉希尔官方网站 也是一大亮点，包括安靠和三星等头部企业都展示了自己的相关方案。

和Chiplet搭配，让产业界对于先进封装的重视程度更胜以往。先进封装与Chiplet是两个概念，但采用Chiplet的芯片大概率会采用先进封装。反过来说，先进封装能够赋能Chiplet威廉希尔官方网站 更好地发展。

安靠作为第二大封测龙头厂商，一直致力于开发包括硅通孔、穿塑通孔、铜柱、铜混合键合等在内的威廉希尔官方网站 工艺，目前主要有WLCSP、WLFO、WL3D、DSMBGA、AiP/AoP和 SWIFT/HDFO六大先进封装威廉希尔官方网站 。一般来说，S-SWIFT设计有4个RDL(RDL优先、芯片后上)结构，第1和第3层用于信号路由，第2层充当接地层。第4层则有多种用途，作为某个平面或用于铜柱 (CuP) 互连。

SWIFT封装可以支持30到80微米凸块节距(典型)，第1-4 RLD层的线宽/线距为2/2微米。安靠的一些客户考虑使用SWIFT威廉希尔官方网站 来集成ASIC和小芯片(SerDes、HBM及其他)。凭借其出色的电属性和灵活性，SWIFT威廉希尔官方网站 还是晶片分割模块的理想选择。

三星电子总监吴政达博士则主要介绍了三星的先进封装威廉希尔官方网站 (AVP)。根据他的介绍，AVP业务团队利用三星在存储器、逻辑芯片（系统LSI）和晶圆代工方面的前沿专业知识，为高性能、低功耗芯片提供先进的2.5D和3D封装解决方案，使芯片的性能表现远远超过各部件的简单累加。

三星AVP之所以能推动半导体行业进入“超摩尔定律时代”，背后的“秘密武器”是异构集成威廉希尔官方网站 ，这种先进封装威廉希尔官方网站 将多个芯片水平和垂直连接在一起。利用先进的异构集成威廉希尔官方网站 ，三星AVP可将多个存储器和逻辑芯片集成到单一封装中。相比传统的分离式芯片组设计，集成式封装芯片组速度更快、效率更高、适应性更强，同时生产成本更低。

当然，在SiP China 2023上海站上，很多嘉宾都提到，2.5D/3D封装和Chiplet的结合依然有很大挑战。比如，芯片必须保证在更小的封装空间内对更小尺寸的 Chiplet 芯片进行封装，需要有很高的封装造诣；如何用最佳的方式连接die并合理走线，也会带来一些系统设计难题；如何进行合理的热管理、散热管理，如何实现芯片整体的高温稳定性，这些都具有挑战性，等等。

结语

Chiplet威廉希尔官方网站 的发展让半导体产业界能够重耕制造工艺和IP，也帮助降低基于先进制程的大芯片的复杂度，让芯片设计重新变得经济高效。因此，Chiplet威廉希尔官方网站 是后摩尔定律时代的关键威廉希尔官方网站 之一。从SiP China 2023上海站能够看出，目前Chiplet威廉希尔官方网站 已经取得了积极的进展，不过未来依然任重道远。