Chiplet生态之争

    随着先进工艺逼近物理极限，高昂的研发费用和生产成本，导致芯片的性能提升无法持续等比例延续，先进封装以及Chiplet（芯粒）正在掀起后摩尔时代的新一轮半导体技术演进。英特尔、台积电等半导体龙头，日月光、长电科技、通富微电等封测大厂，都将Chiplet作为未来的主攻方向。
    Chiplet的核心是实现芯片间的高速互联，将不同工艺、不同类型的芯片整合在一起，从而解决芯片设计中面临的复杂度大幅提升问题，以及先进制程中面临的高成本、低良率问题。这就使标准化工作在Chiplet发展中显得非常重要，因为只有将标准建立起来，才能让不同的芯粒之间真正实现互连互通。
    事实上，很多公司此前都已推出基于自身的Chiplet产品。比如台积电开发的SoIC技术，可为用户提供类似于3D封装代工制造服务。英特尔开发的Foveros技术，可以将同为逻辑芯片的10nm处理器内核与22nm处理器内核以3D堆叠的方式封装在一起。其他Foundry和OSAT厂商也在推出各种先进封装工艺。
    但是，这些芯片之间大部分都基于专有接口进行互连，不同厂家的Chiplet并不能进行通信和组合。而要扩大Chiplet的采用范围，就需要使用开放的接口标准进行互连，不同芯片之间才能相互通信。理论上统一了Chiplet接口标准，大家的芯粒都可以互连，这会让大量的芯片公司参与进来，做出各种功能的芯粒；芯片集成商则可以根据功能和应用需求，对芯粒进行自由组合，这将促进整个Chiplet生态的开放和繁荣。
    去年3月，英特尔、AMD、ARM、微软、谷歌、台积电、三星、日月光等行业巨头成立通用芯粒互连（Universal Chiplet Interconnect Express，UCIe）产业联盟，使Chiplet的标准化有力地向前迈进了一步。
    然而，去年公布的UCIe 1.0标准仍不完善。从UCIe联盟公布的白皮书来看，UCIe由三层协议构成，包括协议层、适配层和物理层。UCIe 1.0规范中选择了成熟的PCIe和CXL互连总线标准，主要是针对协议层，但要使Chiplet做到真正实现互联，不仅需要定义协议层，物理层的标准化同样重要，这涉及到不同厂商在晶圆制造、先进封装环节采用的技术工艺、技术路线，实现起来还需要一个过程，也需要相应标准的进一步推进与完善。
    Chiplet技术的核心是生态之争，竞争的焦点是标准。目前，Chiplet最大的局限在于整个生态系统还没有建立完善，关键则要打通底层的技术标准。这些年随着Chiplet概念的持续发酵，许多公司都产生了很多好的想法，但由于生态圈不成熟，尚无法落地。目前能落地多为逻辑芯片与内存的堆叠互联，模拟芯片、MEMS、光电器件间的整合仍待探索。
    不过，Chiplet从概念提出到产业推进，持续的时间还不久，很多技术标准需要完善，这也为中国企业切入Chiplet行业，并发挥更大作用，提供了空间。目前不仅有越来越多中国企业，如阿里巴巴、芯原股份、芯耀辉、芯动科技等，加入UCIe产业联盟，中国的Chiplet技术标准也被制订与发布出来。
    去年12月，中国电子工业标准化技术协会发布国内首个《小芯片接口总线技术要求》团体标准（T/CESA 1248-2023），标准描述了CPU、GPU、人工智能芯片、网络处理器和网络交换芯片等应用场景的Chiplet技术要求。日前，中国Chiplet产业联盟也发布了《芯粒互联接口标准》，该标准为高速串口标准，基于国内封装及基板供应链进行优化。
    从技术层面来看，国内企业在Chiplet上并不占优势。但中国是全球最大的电子信息产业制造基地，拥有广阔的下游市场，能定义的应用场景极为丰富。以此为基础，中国企业在Chiplet领域有着巨大的发展机会。而标准则是掌握住这个机会的关键一环。