Chiplet技術(shù)“很可能催生半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的大變革”，其影響程度或許不亞于上世紀(jì)80年代，芯片大廠經(jīng)營(yíng)模式從IDM到“Fabless + Foundry”的分化。

Chiplet概念近日在二級(jí)市場(chǎng)持續(xù)火熱。

有產(chǎn)業(yè)人士告訴《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者，盡管近期市場(chǎng)Chiplet熱更多受到消息面的影響，但過(guò)去幾年國(guó)內(nèi)，Chiplet技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化已有了一定實(shí)踐和積累。

未來(lái)隨著Chiplet發(fā)展，不光會(huì)有越來(lái)越多的系統(tǒng)應(yīng)用廠商顯露，開(kāi)辟I(mǎi)P設(shè)計(jì)廠供應(yīng)芯片硬件的新市場(chǎng);同時(shí)包括互聯(lián)網(wǎng)公司在內(nèi)的非傳統(tǒng)芯片廠商，也會(huì)進(jìn)軍設(shè)計(jì)領(lǐng)域。后者通常會(huì)將外包的標(biāo)準(zhǔn)件與上層圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等跟應(yīng)用相關(guān)的算力模塊，以Chiplet實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的耦合，滿(mǎn)足自身軟件等方面的業(yè)務(wù)需求。

不過(guò)據(jù)另一位資深產(chǎn)業(yè)人士介紹，Chiplet在國(guó)內(nèi)落地還需要一定時(shí)間，其癥結(jié)不一定在制造或封裝單一環(huán)節(jié)的技術(shù)能力缺失。大陸封裝廠長(zhǎng)電科技(29.14 +2.14%,診股)、通富微電(22.60 +0.00%,診股)方面向《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者表示，公司在Chiplet方面已具備先進(jìn)封裝能力，且2021年已有產(chǎn)品導(dǎo)出。

該人士表示，目前Chiplet發(fā)展的產(chǎn)業(yè)困境更在于，本土廠商對(duì)封裝和晶圓制造環(huán)節(jié)的整合能力不足，無(wú)法在技術(shù)參數(shù)的對(duì)接上產(chǎn)生有機(jī)銜接，給當(dāng)前不少有意愿或能力做Chiplet的設(shè)計(jì)廠商帶來(lái)許多麻煩。

▌國(guó)內(nèi)已有產(chǎn)業(yè)能力積累

早在2016年，AMD就以其模塊化的服務(wù)器處理器設(shè)計(jì)，引發(fā)了行業(yè)對(duì)Chiplet的最早一波集中討論。“只需要幾個(gè)die(裸片)即可創(chuàng)建產(chǎn)品、支持多個(gè)市場(chǎng)，像搭積木一樣拼成臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器芯片”，彼時(shí)一位半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資人士直言：這將是對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的沖擊。

近兩年來(lái)，蘋(píng)果公司與英特爾接連發(fā)布采用Chiplet理念設(shè)計(jì)的芯片;今年3月，英特爾、AMD、Arm、高通、三星、臺(tái)積電、日月光、Google Cloud、Meta、微軟等大廠共同成立UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，計(jì)劃建立統(tǒng)一的die-to-die互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，這被視為行業(yè)打通Chiplet產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵一步。

同時(shí)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，制造、設(shè)計(jì)、封裝與測(cè)試環(huán)節(jié)市場(chǎng)體量均有所增長(zhǎng)，技術(shù)研發(fā)的活躍與精進(jìn)為Chiplet技術(shù)方案落地、延續(xù)摩爾定律提供了可能。

本月8日，芯片IP設(shè)計(jì)企業(yè)芯原股份(65.89 -0.77%,診股)的2022年半年度業(yè)績(jī)會(huì)上，董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民回答《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者提問(wèn)表示：“公司有可能是全球第一批面向客戶(hù)推出Chiplet商用產(chǎn)品的企業(yè)。”

盡管奎芯科技市場(chǎng)及戰(zhàn)略副總裁唐睿認(rèn)為，近期市場(chǎng)熱捧Chiplet更多來(lái)自消息面的影響。但他在接受《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者采訪時(shí)也表示，近幾年國(guó)內(nèi)Chiplet技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)有了一定的實(shí)踐和積累，包括AI芯片公司寒武紀(jì)(69.79 +0.29%,診股)、華為海思等已有產(chǎn)品推出。

唐睿本科畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)，取得美國(guó)東北大學(xué)集成電路方向博士，曾在甲骨文、蘋(píng)果公司等知名芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域從事研發(fā)工作，后期負(fù)責(zé)過(guò)中國(guó)移動(dòng)(61.35 +0.97%,診股)硅谷、京東方美國(guó)等公司的戰(zhàn)略投資和全球商業(yè)拓展。如今，他看好Chiplet在中國(guó)市場(chǎng)的需求和發(fā)展，同其他四位合伙人，于去年創(chuàng)立了一家芯片IP設(shè)計(jì)公司。

唐睿表示，當(dāng)前整體而言行業(yè)商業(yè)化仍處于摸索階段。不過(guò)在過(guò)去的幾年里，半導(dǎo)體技術(shù)層面一直在持續(xù)迭代、遞進(jìn)，“我們國(guó)家想在半導(dǎo)體領(lǐng)域有所突破，一個(gè)很自然的邏輯就是Chiplet的方向”。

未來(lái)，會(huì)有更多成熟Chiplet產(chǎn)品問(wèn)世并廣泛應(yīng)用。此外，唐睿表示，Chiplet技術(shù)很可能催生半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的大變革，其影響程度或許不亞于上世紀(jì)80年代，芯片大廠經(jīng)營(yíng)模式從IDM到“Fabless + Foundry”的分化。

▌設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)IP硬件化開(kāi)辟新需求、新市場(chǎng)

芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)入Chip3.0的時(shí)代，即以Chiplet為底層技術(shù)，重要標(biāo)識(shí)之一是芯片設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量將會(huì)明顯增多，IP硬件化趨勢(shì)明顯。

這意味著，包括互聯(lián)網(wǎng)公司在內(nèi)的非傳統(tǒng)芯片廠商，會(huì)進(jìn)軍芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，以滿(mǎn)足自身軟件等的業(yè)務(wù)需求;而傳統(tǒng)從事IP開(kāi)發(fā)和授權(quán)業(yè)務(wù)的芯片設(shè)計(jì)公司，將開(kāi)辟芯片硬件供應(yīng)的業(yè)務(wù)模式。

越來(lái)越多的系統(tǒng)應(yīng)用廠商將伴隨Chiplet發(fā)展而顯露的同時(shí)，唐睿表示，近年許多互聯(lián)網(wǎng)公司也紛紛步入芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，也表明他們有通過(guò)芯片自主設(shè)計(jì)，針對(duì)軟件應(yīng)用實(shí)現(xiàn)算力與算法結(jié)合的需求和想法，未來(lái)這些企業(yè)很可能會(huì)借助Chiplet的思路或方案。

據(jù)了解，谷歌、Meta、字節(jié)跳動(dòng)、騰訊、快手等互聯(lián)網(wǎng)公司都在打造自身的視頻處理芯片。

唐睿介紹，此類(lèi)芯片簡(jiǎn)單可分為標(biāo)準(zhǔn)件(比如互聯(lián)IP)以及與上層圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用強(qiáng)綁定的算力die，而Chiplet技術(shù)能夠讓這兩個(gè)部分實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的耦合。“這些互聯(lián)網(wǎng)公司做部分芯片設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)件外包，然后再將所有IP集成在一個(gè)硬件die當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)IP硬件化”。

對(duì)于傳統(tǒng)芯片IP廠商來(lái)說(shuō)，Chiplet的發(fā)展能夠讓其業(yè)務(wù)從IP授權(quán)轉(zhuǎn)變?yōu)镃hiplet芯片供應(yīng)，即設(shè)計(jì)公司通過(guò)硬件和先進(jìn)封裝服務(wù)采購(gòu)，從IP設(shè)計(jì)公司變?yōu)橛布髽I(yè)。

▌這是一門(mén)好生意嗎?

以芯原股份今年二季度業(yè)績(jī)表現(xiàn)來(lái)看，占其63.14%營(yíng)收的一站式芯片定制業(yè)務(wù)，引起了公司綜合毛利率波動(dòng)，從今年一季度的48.92%環(huán)比下降至35.38%。不過(guò)其Q2單季度業(yè)績(jī)規(guī)模增加顯著，營(yíng)收環(huán)比增長(zhǎng)16.32%，歸屬凈利潤(rùn)增加251.39%。而此項(xiàng)業(yè)務(wù)正是未來(lái)公司Chiplet實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)或雛形。

“IP授權(quán)在后期幾乎是100%的毛利率，而硬件化后相當(dāng)于將盤(pán)子做大，對(duì)企業(yè)個(gè)體來(lái)說(shuō)，營(yíng)收和凈利潤(rùn)肯定是會(huì)增加的”。唐睿如是稱(chēng)。

唐睿判斷，對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，“Chiplet不僅會(huì)帶動(dòng)芯原股份這樣在數(shù)字核領(lǐng)域有較深布局的大企業(yè)發(fā)展，同時(shí)在互聯(lián)IP部分同樣會(huì)帶來(lái)較大增量市場(chǎng)。不過(guò)目前在A股二級(jí)市場(chǎng)，尚無(wú)主營(yíng)相關(guān)業(yè)務(wù)的標(biāo)的”。

據(jù)了解，全球互聯(lián)IP市場(chǎng)規(guī)模在2022年接近15億美元，到2026年會(huì)接近30億美元。中國(guó)市場(chǎng)占比逐年增加，從20%上升到27%。

▌大陸芯片制造、封裝環(huán)節(jié)有機(jī)銜接不足成當(dāng)前Chiplet落地突出問(wèn)題

目前業(yè)界認(rèn)為，消費(fèi)電子應(yīng)用處理器、自動(dòng)駕駛域處理器、數(shù)據(jù)中心應(yīng)用處理器有望成為Chiplet率先落地的三個(gè)領(lǐng)域。以芯原股份為例，智能汽車(chē)領(lǐng)域是其重要的戰(zhàn)略發(fā)展方向之一，從智慧座艙到自動(dòng)駕駛技術(shù)均有布局。

“車(chē)用芯片領(lǐng)域作為一個(gè)新興行業(yè)，特別是在國(guó)內(nèi)，是一個(gè)很大的增量市場(chǎng)，而消費(fèi)電子市場(chǎng)明顯面臨周期性下行，并且不同方案和廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)激烈，這或是芯原股份選擇汽車(chē)市場(chǎng)的重要原因。”

唐睿表示，他看好的Chiplet率先實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的領(lǐng)域也在對(duì)算力要求較高的市場(chǎng)，尤其是數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛和智能座艙等。

不過(guò)，目前封裝與測(cè)試方面的技術(shù)限制，可能會(huì)成為短期內(nèi)Chiplet芯片“上車(chē)”的障礙。

相比SoC封裝，Chiplet架構(gòu)芯片的制作需要多個(gè)裸芯片。單個(gè)裸芯片失效，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)芯片失效，這要求封測(cè)公司進(jìn)行更多數(shù)量的測(cè)試，以減少失效芯片帶來(lái)的損失。

奎芯科技產(chǎn)品副總裁王曉陽(yáng)認(rèn)為，車(chē)規(guī)級(jí)芯片對(duì)安全性具有高要求，因此短期內(nèi)，Chiplet的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用、消費(fèi)電子類(lèi)應(yīng)用成為更加明確的市場(chǎng)。王曉陽(yáng)曾任華為海思技術(shù)專(zhuān)家，曾任海光、Imagination、壁仞等知名公司芯片架構(gòu)師。

不過(guò)，除了Chiplet技術(shù)本身的問(wèn)題，當(dāng)前技術(shù)落地一定程度上還受限于國(guó)內(nèi)廠商對(duì)封裝和晶圓制造環(huán)節(jié)的整合能力。王曉陽(yáng)介紹，據(jù)其在業(yè)內(nèi)了解，國(guó)內(nèi)并不缺乏封裝能力，長(zhǎng)電科技、通富微電等封裝廠商在技術(shù)層面已實(shí)現(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先。

長(zhǎng)電科技相關(guān)人士告訴《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者，公司當(dāng)前具備Chiplet先進(jìn)封裝能力，包括2.5D、3D封裝能力。2021年，全資子公司星科金朋已與客戶(hù)共同開(kāi)發(fā)了基于高密度Fan out封裝技術(shù)的2.5D fcBGA產(chǎn)品，公司Chiplet相關(guān)訂單還在逐步導(dǎo)入期。

通富微電方面也表示，公司具備Chiplet封裝技術(shù)，2021年建成了2.5D/3D封裝平臺(tái)及超大尺寸FCBGA研發(fā)平臺(tái)，可為客戶(hù)提供晶圓級(jí)和基板級(jí)Chiplet封測(cè)解決方案，并且公司去年已大規(guī)模生產(chǎn)Chiplet產(chǎn)品。

王曉陽(yáng)表示，國(guó)內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)公司，或是在CPU、GPU方面已經(jīng)較為成熟的公司，在完成芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，交由大陸晶圓廠商完成制造后，若沒(méi)有通過(guò)臺(tái)積電代為封裝、轉(zhuǎn)由其他封裝廠商，實(shí)際生產(chǎn)中則會(huì)在產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)間的參數(shù)對(duì)接方面“產(chǎn)生很多麻煩”，比如微凸塊Bump如何連結(jié)、矽穿孔TSV怎么打。

王曉陽(yáng)表示，中國(guó)在先進(jìn)封裝領(lǐng)域需要通過(guò)國(guó)家政策層面的驅(qū)動(dòng)，讓上下游形成制造和封裝產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)整合的觀念。“如此未來(lái)一兩年內(nèi)，Chiplet在國(guó)內(nèi)的落地才可能鋪開(kāi)，目前來(lái)看還需要一定時(shí)間”。

關(guān)鍵詞： Chiplet概念 二級(jí)市場(chǎng) 半導(dǎo)體行業(yè) 國(guó)產(chǎn)行業(yè)