Chiplet技术的简述

Chiplet是什么

芯粒英文是Chiplet,是指预先制造好、具有特定功能、可组合集成的晶片(Die),Chiplet也有翻译为“小芯片”,中科院计算所韩银和等2020年时建议将Chiplet翻译为“芯粒”。

芯粒是不同功能芯片裸片的拼搭,某种意义上也是不同IP的拼搭。芯原作为中国大陆第一,全球第七的半导体IP供应商,在各类处理器IP上有着深度布局,将通过“IP芯片化(IP as a Chiplet)”和“芯片平台化(Chiplet as a Platform)”持续推进芯粒技术的发展和产业化落地。

Chiplet技术的优势

Chiplet将满足特定功能的裸片通过die-to-die内部互联技术,实现多个模块芯片与底层基础芯片的系统封装,实现一种新形式的IP复用。基于裸片的Chiplet方案将传统SoC划分为多个单功能或多功能组合的芯粒,在一个封装内通过基板互连成为一个完整的复杂功能芯片,是一种以裸片形式提供的硬核IP。在当前技术进展下,Chiplet方案能够实现芯片设计复杂度及设计成本降低,且有利于后续产品迭代,加速产品上市周期。

芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛,半导体IP企业可以更大地发挥自身的价值,从半导体IP授权商升级为Chiplet供应商,在将IP价值扩大的同时,还有效降低了芯片客户的设计成本,尤其可以帮助系统厂商、互联网厂商这类缺乏芯片设计经验和资源的企业,发展自己的芯片产品;最后,国内的芯片制造与封装厂可以扩大自己的业务范围,提升产线的利用率,尤其是在高端先进工艺技术发展受阻的时候,还可以通过为高端芯片提供基于其他工艺节点的Chiplet来参与前沿技术的发展。

Chiplet发展涉及整个半导体产业链,将影响到从EDA厂商、晶圆制造和封装公司、芯粒IP供应商、Chiplet产品及系统设计公司到Fabless设计厂商的产业链各个环节的参与者。Chiplet是新蓝海,是国产设计大机遇。

目前来看,Chiplet技术主要应用在自动驾驶、数据中心、消费电子、高性能计算、高端智能芯片等领域。随着下游产业发展,Chiplet市场前景广阔。预计2025-2035年,全球Chiplet市场规模将从65亿美元增长至600亿美元,行业发展进入高速增长阶段。

我国Chiplet先进封装技术与国外差距较小,Chiplet技术有望破局芯片国产替代瓶颈,为国产半导体元件企业发展带来新机遇,随着Chiplet技术进步与推广应用,国内半导体封装企业或将优先受益,同时在中美贸易摩擦加剧背景下,Chiplet有望带领我国半导体产业实现弯道超车。

我国开发Chiplet技术的企业

大港股份,公司已储备Chiplet芯粒封装、TSV封装、RDL封装等核心技术。自主研发出FC、Bumping、MEMS、WLP、SiP、TSV、WLFO等多项集成电路封装技术和产品,具备8吋的晶圆级芯片封装技术规模量产能力,拥有电容式指纹,光学式指纹,结构光,TOF等生物识别芯片封装,光学微镜头阵列制造解决方案。子公司上海旻艾具有高效、专业化的工程服务能力、CP测试方案开发和工程技术支持,提供优质测试方案,具有射频方案工程开发与新产品验证能力,可按照客户流程自行生成最优单元,维护并量产。

通富微电,公司在Chiplet、WLP、SiP、Fanout、2.5D、3D堆叠等方面均有布局和储备。目前封装技术水平及科技研发实力,居于国内同业靠前地位,建有博士后科研工作站、企业院士工作站、技术中心和工程技术研究中心等创新平台,拥有一支技术强大的研发队伍,经过多年的发展,形成了以倒装封装为主的技术线路,主要从事CPU、GPU、APU、游戏机芯片等高端产品的封装测试,获得了FCBGA等高端封装技术和大规模量产能力,有能力支持国产CPU、GPU、网关服务器、基站处理器、FPGA等产品的研发和量产,提前完成了在国产CPU产业链方面的布局。

芯原股份,公司着力发展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。拥有从5nmFinFET到传统的250nmCMOS工艺节点芯片的设计能力,已拥有14nm、10nm、7nm、5nmFinFET和28nm、22nmFD-SOI工艺节点芯片的流片技术,已实现5nm系统级SoC芯片一次流片成功,多个5nm一站式服务项目正在执行,保持多种主流技术路线共同发展,根据不同工艺节点和不同技术路线的特点,能在功耗、尺寸、性能、成本等各方面指标达到平衡的最优方案,可对具体应用场景进行架构和设计的深度优化,实现客户产品的差异化定制。

华天科技,公司有集成电路多芯片封装扩大规模项目,包括chiplet芯粒技术。通过实施中国科技重大专项02专项等科技创新项目以及新产品、新技术、新工艺的不断研究开发,自主研发出FC、Bumping、MEMS、指纹识别、MCM、WLCSP、SiP、TSV等多项集成电路封装技术和产品。

寒武纪,思元370是寒武纪首款采用chiplet芯粒技术的AI芯片,采用7nm制程工艺,算力高达256TOPS,是寒武纪第二代产品思元270算力的2倍。公司掌握的智能处理器指令集、智能处理器微架构、智能芯片高性能数学库等核心技术,具有壁垒高、研发难、应用广等特点,对集成电路与人工智能产业具有重要的技术价值和生态价值,实现了多项技术的产品化,推出首款商用终端智能处理器IP产品寒武纪1A、中国首款高峰值云端智能芯片思元100等,在智能芯片及相关领域开展了体系化的知识产权布局,已获授权的境内外专利有65项,PCT专利申请120项。

易天股份,公司控股子公司部分产品为半导体相关设备,如微组部分设备用于WLP级、SIP级封装等,半导体元器件有微组装设备、封装测试等设备。

中富电路,公司拟与深圳市唯亮光电科技有限公司(简称“唯亮光电”),共同投资设立中为先进封装技术(深圳)有限公司;公司称目前正在开拓封装载板、 先进封装等市场及产品。

劲拓股份,公司半导体芯片封装炉及Wafer Bumping焊接设备等半导体热工设备的应用领域涵盖Chiplet领域的Bumping回流等封装工艺环节。

富满微,公司的封装是先进封装,主要立足于射频前端及系统集成,包括多模多频集成封装,异质芯片集成封装,模数混合集成封装等。

苏州固锝,公司年报中曾披露将重点在利用SiP和SMT已经功率器件生产线开发高密度大功率模块化产品和建立基于MEMS传感器的特种应用模块生产线;同时面向高性能高密度低功耗的产品开发基于SiP产品的芯片倒装技术。

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页面更新:2024-03-09

标签:寒武纪   技术   量产   半导体   芯片   功能   工艺   智能   产品   公司

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