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近期，AMD發(fā)布了其實驗性的產(chǎn)品，即基于3D Chiplet技術(shù)的3D V-Cache。該技術(shù)使用臺積電的3D Fabric先進封裝技術(shù)，成功地將含有64MB L3 Cache的Chiplet以3D堆疊的形式與處理器封裝在了一起。隨著芯片節(jié)點逐漸逼近物理極限，AMD、臺積電聯(lián)手發(fā)布的3D Chiplet技術(shù)面世也使得人們對于Chiplet的技術(shù)也愈發(fā)關(guān)注。隨著后摩爾時代的來臨，以Chiplet為代表的先進封裝將成為芯片性能提升的主要推動力，甚至引領(lǐng)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)質(zhì)的突破。然而，漫漫長路，Chiplet的發(fā)展是否能真的如愿？
Chiplet為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來諸多利好
在半導(dǎo)體工藝進入28nm 節(jié)點后，新制程的研發(fā)成本呈指數(shù)級增長，芯片工藝提升越來越困難，片上系統(tǒng)SoC設(shè)計面臨諸多挑戰(zhàn)。而Chiplet的出現(xiàn)，能夠為SoC的設(shè)計提供一種新的結(jié)構(gòu)。
“從物理端來說，Chiplet就是一顆商品化的、具有特定功能的，好比存儲器、運算器、控制器等功能的裸芯片。從系統(tǒng)端來說，Chiplet就像樂高積木的高科技版本。首先，將復(fù)雜SoC進行解構(gòu)，然后開發(fā)出多種具有單一特定功能，可進行模塊化組裝的裸芯片，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、計算、信號處理、數(shù)據(jù)流管理等不同功能。其次，再以此為基礎(chǔ)，建立一個裸芯片的系統(tǒng)集成?？梢姡珻hiplet技術(shù)就如同組裝積木一般，把預(yù)先生產(chǎn)好的、能實現(xiàn)特定功能的裸芯片，通過先進的集成技術(shù)，比如3D集成封裝形成一個SiP模塊。” 華進半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司副總經(jīng)理、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院半導(dǎo)體封裝技術(shù)研究所常務(wù)副所長秦舒向《中國電子報》記者介紹。
與此同時，秦舒認(rèn)為，在Chiplet的時代，對于一些IP可能不再需要自己做設(shè)計和生產(chǎn)，而是直接購買多個具有特定功能的裸芯片，然后通過先進的封裝技術(shù)來連接多個裸芯片。“因此，Chiplet是一種以芯片裸片提供的硬核IP，而不是之前以軟件形式提供的軟核IP。同時，Chiplet芯片設(shè)計模式的最大優(yōu)勢便是可以在一個系統(tǒng)里集成多個不同工藝節(jié)點的芯片。這也是Chiplet模式可減少芯片設(shè)計時間，實現(xiàn)成本降低的一個重要因素。”秦舒說道。
知名業(yè)內(nèi)專家莫大康認(rèn)為，Chiplet的出現(xiàn)，能夠為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來新的機會。“Chiplet的迭代周期遠(yuǎn)低于ASIC，可提升晶圓廠和封裝廠的產(chǎn)線利用率。與此同時，Chiplet技術(shù)也有助于建立可互操作的組件、互連、協(xié)議和軟件生態(tài)系統(tǒng)。”莫大康表示。
中國企業(yè)能否借助Chiplet打個翻身仗？
據(jù)悉，此次AMD發(fā)布的基于3D Chiplet技術(shù)的3D V-Cache，是基于臺積電先進的先進封裝技術(shù)。可見，作為晶圓代工產(chǎn)業(yè)中的“老大哥”臺積電，都如此專注于Chiplet技術(shù)。與此同時，不僅僅是臺積電，目前，Marvell、AMD、英特爾等半導(dǎo)體龍頭企業(yè)都相繼發(fā)布了Chiplet產(chǎn)品。對于封裝技術(shù)相對領(lǐng)先且中小型晶圓代工企業(yè)居多的中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，能否借助Chiplet技術(shù)打個翻身仗呢？
“Chiplet對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，是個新生態(tài)，且與國外的差距并不大。”莫大康說道，“然而，想要做好，也并非易事。尤其是對于中小型代工廠而言，若想通過Chiplet技術(shù)實現(xiàn)突破，還需要解決很多困難。”
莫大康認(rèn)為，目前對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，投身Chiplet產(chǎn)業(yè)主要面臨三個困難。第一，從國際上Chiplet技術(shù)較為領(lǐng)先的企業(yè)來看，Chiplet技術(shù)并非由封裝企業(yè)來主導(dǎo)，而是由Fabless企業(yè)主導(dǎo)，外加代工產(chǎn)業(yè)的大力支持。這是由于Chiplet技術(shù)涉及很多不同的產(chǎn)業(yè)，例如，涉及如何分割、分割后的聯(lián)結(jié)、RDL技術(shù)、重新布線等等，因此僅封裝廠來操作有一定的困難。第二，對于Chiplet技術(shù)而言，在更先進的工藝制程中效果才會更為顯著，例如，假如在7納米制程中，利用Chiplet技術(shù)可分解成6到7個模塊，但這些模塊里興許只有2個模塊是7納米，可見Chiplet技術(shù)在非先進制程中效果并不顯著。而如今中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以成熟制程為主，先進制程與國外相比仍有很大差距，所以Chiplet技術(shù)的應(yīng)用也相對較難。第三，Chiplet是聯(lián)動性很強的技術(shù)，涉及到設(shè)計、封裝、EDA多方面的技術(shù)，需要跨界人才來完成，對于人才培養(yǎng)而言，異常困難。
盡管困難重重，對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，Chiplet依舊是后摩爾時代一項關(guān)鍵的技術(shù)。那么，如何才能突破萬難，尋找到前行的道路？路究竟在何方？
莫大康認(rèn)為，Chiplet的發(fā)展之路就在腳下，只要腳踏實地一步一個腳印的前行，對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，并非沒有機會。莫大康表示：“像AMD、臺積電等國際半導(dǎo)體龍頭企業(yè)的Chiplet技術(shù)，只用了5~6年時間便走到了前列，可見對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，未來在Chiplet方面依然有很大的機會。”
“中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展Chiplet需要從三點下手。第一，要勇于實踐與探索，不要白白喪失機會?？梢詮拇鎯ζ?、高端芯片等開始入手Chiplet技術(shù)，因為芯片價值越高，用Chiplet的效果越好。第二，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要加強聯(lián)動性，加強從EDA、Fabless、Foundry及封裝等各方面的聯(lián)動，而不是僅僅由一方企業(yè)來引領(lǐng)Chiplet的技術(shù)。第三，加強培養(yǎng)跨界人才。無論是高校還是企業(yè)，對于人才培養(yǎng)不宜過于單一，要鼓勵人才多面開花，學(xué)習(xí)不同新的領(lǐng)域技術(shù)，也能大大推動產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動性發(fā)展。”莫大康說道。
編輯丨趙晨
