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半导体

AMD、台积电联手的3D Chiplet面世,Chiplet技术能否引领中国半导体产业实现质的突破

近期,AMD发布了其实验性的产品,即基于3D Chiplet技术的3D V-Cache。该技术使用台积电的3D Fabric先进封装技术,成功地将含有64MB L3 Cache的Chiplet以3D堆叠的形式与处理器封装在了一起。随着芯片节点逐渐逼近物理极限,AMD、台积电联手发布的3D Chiplet技术面世也使得人们对于Chiplet的技术也愈发关注。随着后摩尔时代的来临,以Chiplet为代表的先进封装将成为芯片性能提升的主要推动力,甚至引领中国半导体产业实现质的突破。然而,漫漫长路,Chiplet的发展是否能真的如愿?

Chiplet能为半导体产业带来诸多利好

在半导体工艺进入 28 nm 节点后,新制程的研发成本呈指数级增长,芯片工艺提升越来越困难,片上系统SoC设计面临诸多挑战。而Chiplet的出现,能够为SoC的设计提供一种新的结构。“从物理端来说,Chiplet就是一颗商品化的、具有特定功能的,好比存储器、运算器、控制器等功能的裸芯片。从系统端来说,Chiplet就像乐高积木的高科技版本。首先,将复杂SoC进行解构,然后开发出多种具有单一特定功能,可进行模块化组装的裸芯片,实现数据存储、计算、信号处理、数据流管理等不同功能。其次,再以此为基础,建立一个裸芯片的系统集成。可见,Chiplet技术就如同组装积木一般,把预先生产好的、能实现特定功能的裸芯片,通过先进的集成技术,比如3D集成封装形成一个SiP模块。” 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司副总经理、江苏省产业技术研究院半导体封装技术研究所常务副所长秦舒同中共电子报记者介绍道。

与此同时,秦舒认为,在Chiplet的时代,对于一些IP可能不再需要自己做设计和生产,而是直接购买多个具有特定功能的裸芯片,然后通过先进的封装技术来连接多个裸芯片。“因此,Chiplet是一种以芯片裸片提供的硬核IP,而不是之前以软件形式提供的软核IP。同时,Chiplet芯片设计模式的最大优势便是可以在一个系统里集成多个不同工艺节点的芯片。这也是Chiplet模式可减少芯片设计时间,实现成本降低的一个重要因素。”秦舒说道。

知名业内专家莫大康认为,Chiplet的出现,也能够为半导体产业带来新的机会。“Chiplet的迭代周期远低于ASIC,可提升晶圆厂和封装厂的产线利用率。与此同时,Chiplet技术也有助于建立可互操作的组件、互连、协议和软件生态系统。”莫大康说道。

中国中小型半导体企业能否借助Chiplet技术打个翻身仗?

据悉,此次AMD发布的基于3D Chiplet技术的3D V-Cache,是基于台积电先进的先进封装技术。可见,作为晶圆代工产业中的“老大哥”台积电,都如此专注于Chiplet技术。与此同时,不仅仅是台积电,目前,Marvell、AMD、英特尔等半导体龙头企业都相继发布了Chiplet产品。对于封装技术相对领先且中小型晶圆代工企业居多的中国半导体产业而言,是否也能借助Chiplet技术打个翻身仗呢?

“Chiplet对于中国半导体产业而言,是个新生态,且与国外的差距并不大。”莫大康说道。“然而,想要做好,也并非易事。尤其是对于中小型代工厂而言,若想通过Chiplet技术实现突破,还需要解决很多困难。”

莫大康认为,目前对于中国半导体产业而言,投身Chiplet产业主要面临三个困难。第一,从国际上Chiplet技术较为领先的企业来看,Chiplet技术并非由封装企业来主导,而是由Fabless企业主导,外加代工产业的大力支持。这是由于Chiplet技术涉及很多不同的产业,例如,涉及如何分割、分割后的联结、RDL技术、重新布线等等,因此仅封装厂来操作有一定的困难。第二,对于Chiplet技术而言,在更先进的工艺制程中效果才会更为显著,例如,假如在7纳米制程中,利用Chiplet技术可分解成6—7个模块,但这7个模块里兴许只有2个模块是7纳米,可见Chiplet技术在非先进制程中效果并不显著。而如今中国半导体产业成熟制程较为先进,而先进制程与国外相比仍有很大差距,所以Chiplet技术的应用也相对较难。第三,Chiplet是联动性很强的技术,涉及到设计、封装、EDA多方面的技术,需要跨界人才来完成,对于人才培养而言,异常困难。

路在何方?路在脚下!

然而,尽管困难重重,对于中国半导体产业而言,Chiplet依旧是后摩尔时代一项关键的技术。那么,如何才能突破万难,寻找到前行的道路?路究竟在何方?

莫大康认为,Chiplet的发展之路就在脚下,只要脚踏实地一步一个脚印的前行,对于中国半导体产业而言,并非没有机会。莫大康表示:“像AMD、台积电等国际半导体龙头企业的Chiplet技术,只用了5—6年时间便走到了前列,可见对于中国半导体产业而言,未来在Chiplet方面有所作为依然有很大的机会。”

“中国半导体产业发展Chiplet需要从三点下手。第一,要勇于实践与探索,不要白白丧失机会。可以从存储器、高端芯片等开始入手Chiplet技术,因为芯片价值越高,用Chiplet的效果越好。第二,中国半导体产业要加强联动性,加强从EDA、Fabless、Foundry及封装等各方面的联动,而不是仅仅由一方企业来引领Chiplet的技术。第三,加强培养跨界人才。无论是高校还是企业,对于人才培养不宜过于单一,要鼓励人才多面开花,学习不同新的领域技术,也能大大推动产业的联动性发展。”莫大康说道。

责任编辑:沈丛


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