chiplet最先落地的三大应用场景将是平板电脑、自动驾驶、数据中心。“两年前我们做高端应用处理器,从SoC到chiplet,当时就是想验证一种新的连接办法,不是追求处理器更快,也不是存储更大,而是验证chiplet一种更有效的方式。”

“芯原股份是一家平台服务企业,不会与其他产品竞争。我们有可能成为全球第一批推出Chiplet商用产品的企业!” 芯原股份董事长兼总裁戴伟民在Aspencore主办的IIC 2022(国际集成电路展览会暨研讨会)重要论坛活动——2022中国IC领袖峰会上介绍了芯原股份在Chiplet技术研发与应用进展。

近几年,随着芯片工艺节点的演进,芯片工艺越来越复杂,成本急剧上升,致使摩尔定律难以为继。为此,半导体产业界开始探索采用先进封装工艺,来实现芯片性能、良率的突破。Chiplet(芯粒)由于可以大幅提高大型芯片的良率、降低设计的复杂度和设计成本、降低芯片制造的成本而备受青睐。芯原股份作为国内领先的芯片定制服务商,一直致力于Chiplet技术和产业的推进。

中国半导体产业将迎新一轮并购潮

戴伟民首先分析了半导体产业大环境。他介绍,当前全球经济形势严峻,已经进入经济衰退期。尽管美国联邦储备委员会连续4次加息,但仍未明显控制通胀。截止2022年7月28日,今年共有14家集成电路设计企业在科创板上市,但一半企业上市首日破发,一二级市场倒挂,造成融资困难。

芯片短缺是近几年各行业存在的普遍问题,然而进入2020年全球芯片供需关系已经发生变化。戴伟民表示,半导体市场增速放缓与新建晶圆厂产能逐步释放将形成冲突,芯片短缺将在今年下半年开始缓解,2023年下半年个别工艺节点出现产能过剩。 

尽管全球半导体行业发展放缓,但戴伟民仍然看好中国半导体未来五年发展前景。他认为,未来五年是国产替代的关键五年,尽管产品性能差一点、贵一点也要用,因为安全可控。未来,简单的国产替代将基本完成,走向发展深水区,如CPU、GPU、高性能计算等。

同时,他认为,基于国内外经济形势的变化,中国半导体产业将会迎来一轮新的并购潮,也将推动中国本土产业结构优化。

chiplet重要意义在于“换道超车

当前Chiplet是半导体领域最热的技术,而戴伟民把chiplet技术看成一种“换道超车”。

众所周知,摩尔定律的定位为:集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之,处理器的性能大约每两年翻一倍,同时价格下降为之前的一半。然而,目前先进芯片工艺越来越难以实现,而在先进芯片工艺难以满足性能提升与成本下降的情况下,把大的芯片拆解成一些小的芯片,再进行封装或异构的Chiplet技术将成为一个比较好的选项。

戴伟民表示,Chiplet技术将延续摩尔定律,器件将以多种方式集成,系统空间的功能密度将持续增长。同时,他也表示,2024年全球Chiplet处理器芯片市场将达到58亿美元。

从封装技术来看,先进封装技术正从2.5封装向3D封装转变,而Chiplet也呈现集成异构化,将多个基于不同工艺节点、单独制造的小芯片封装到一颗芯片中。

戴伟民介绍,“Marvell创始人周秀文博士在ISSCC2015上提出Mochi架构的概念,但真正推动Chiplet技术产品化的是AMD。最近几年,intel也是采用这个技术,而且是非常复杂的3D封装和2D封装的结合。”目前Mochi是很多应用的基准架构,包括物联网、智能电视、智能手机、服务器、笔记本电脑等。

他认为,intel和AMD推动Chiplet技术对产业带来很大的影响。今年3月2日,ASE、AMD、ARM、Google云、intel、Meta、微软、高通、三星、台积电十大行业龙头企业成立chiplet行业联盟,共同打造chiplet互连标准,推进开放生态。一个月后,芯原股份也正式加入UCle产业联盟,共同推动chiplet技术发展。

Chiplet契合平板电脑、自动驾驶应用场景

在IP芯片上,戴伟民介绍,芯原股份是中国大陆第一、全球第七的半导体IP供应商,IP种类在前七位中排名第三,而半导体IP知识产权授权使用费收入全球排名第四(2020、2021年)。

同时,芯原股份在数字IP上有很丰富的积累,包括图形GPU、视频VPU、图像信号ISP、显示处理IP、音频/语音DSP、神经网络NPU。其中,根据IPnest报告,2021年芯原股份GPU(含ISP)市场占有率排名全球前三。而芯原股份视频IP 已经被全球前20大云平台解决方案提供商中12个采用,国内也有3个前五大互联网公司采用。

除了芯片IP,芯原股份还着力推动芯片平台化,目前已经实现5纳米SoC一次流片成功,还有多个5纳米一站式服务项目正在执行。目前芯原股份的芯片设计流程也得到了汽车功能安全认证。

芯片解决以后,就是落地场景。戴伟民介绍,chiplet最先落地的三大应用场景将是平板电脑、自动驾驶、数据中心。“两年前我们做高端应用处理器,从SoC到chiplet,当时就是想验证一种新的连接办法,不是追求处理器更快,也不是存储更大,而是验证chiplet一种更有效的方式。”目前,芯原股份在平板电脑、自动驾驶均实现很好的验证测试,“chiplet比较好的应用场景就是自动驾驶。自动驾驶需要各个IP,如果变成chiplet方式,我们就很容易进行技术迭代。chiplet更重要的优势是可靠,芯片同时坏的几率非常小。”

责编:Jimmy.zhang
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