芯耀
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近期，AMD發(fā)布了其實(shí)驗(yàn)性的產(chǎn)品，即基于3D Chiplet技術(shù)的3D V-Cache。該技術(shù)使用臺(tái)積電的3D Fabric先進(jìn)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(diǎn)逐漸逼近物理極限，AMD、臺(tái)積電聯(lián)手發(fā)布的3D Chiplet技術(shù)面世也使得人們對(duì)于Chiplet的技術(shù)也愈發(fā)關(guān)注。隨著后摩爾時(shí)代的來臨，以Chiplet為代表的先進(jìn)封裝將成為芯片性能提升的主要推動(dòng)力，甚至引領(lǐng)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破。然而，漫漫長(zhǎng)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(jìn)入28nm 節(jié)點(diǎn)后，新制程的研發(fā)成本呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，芯片工藝提升越來越困難，片上系統(tǒng)SoC設(shè)計(jì)面臨諸多挑戰(zhàn)。而Chiplet的出現(xiàn)，能夠?yàn)镾oC的設(shè)計(jì)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(chǔ)器、運(yùn)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(jìn)行解構(gòu)，然后開發(fā)出多種具有單一特定功能，可進(jìn)行模塊化組裝的裸芯片，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、信號(hào)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(gè)裸芯片的系統(tǒng)集成?？梢?，Chiplet技術(shù)就如同組裝積木一般，把預(yù)先生產(chǎn)好的、能實(shí)現(xiàn)特定功能的裸芯片，通過先進(jìn)的集成技術(shù)，比如3D集成封裝形成一個(gè)SiP模塊。” 華進(jìn)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(zhǎng)秦舒向《中國(guó)電子報(bào)》記者介紹。
與此同時(shí)，秦舒認(rèn)為，在Chiplet的時(shí)代，對(duì)于一些IP可能不再需要自己做設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是直接購(gòu)買多個(gè)具有特定功能的裸芯片，然后通過先進(jìn)的封裝技術(shù)來連接多個(gè)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(shí)，Chiplet芯片設(shè)計(jì)模式的最大優(yōu)勢(shì)便是可以在一個(gè)系統(tǒng)里集成多個(gè)不同工藝節(jié)點(diǎn)的芯片。這也是Chiplet模式可減少芯片設(shè)計(jì)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)成本降低的一個(gè)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?yàn)榘雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來新的機(jī)會(huì)。“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(shí)，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(guó)企業(yè)能否借助Chiplet打個(gè)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(tái)積電先進(jìn)的先進(jìn)封裝技術(shù)?？梢?，作為晶圓代工產(chǎn)業(yè)中的“老大哥”臺(tái)積電，都如此專注于Chiplet技術(shù)。與此同時(shí)，不僅僅是臺(tái)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(duì)于封裝技術(shù)相對(duì)領(lǐng)先且中小型晶圓代工企業(yè)居多的中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，能否借助Chiplet技術(shù)打個(gè)翻身仗呢？
“Chiplet對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，是個(gè)新生態(tài)，且與國(guó)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(duì)于中小型代工廠而言，若想通過Chiplet技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，還需要解決很多困難。”
莫大康認(rèn)為，目前對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，投身Chiplet產(chǎn)業(yè)主要面臨三個(gè)困難。第一，從國(guó)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(duì)于Chiplet技術(shù)而言，在更先進(jìn)的工藝制程中效果才會(huì)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(gè)模塊，但這些模塊里興許只有2個(gè)模塊是7納米，可見Chiplet技術(shù)在非先進(jìn)制程中效果并不顯著。而如今中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以成熟制程為主，先進(jìn)制程與國(guó)外相比仍有很大差距，所以Chiplet技術(shù)的應(yīng)用也相對(duì)較難。第三，Chiplet是聯(lián)動(dòng)性很強(qiáng)的技術(shù)，涉及到設(shè)計(jì)、封裝、EDA多方面的技術(shù)，需要跨界人才來完成，對(duì)于人才培養(yǎng)而言，異常困難。
盡管困難重重，對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，Chiplet依舊是后摩爾時(shí)代一項(xiàng)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(shí)地一步一個(gè)腳印的前行，對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，并非沒有機(jī)會(huì)。莫大康表示：“像AMD、臺(tái)積電等國(guó)際半導(dǎo)體龍頭企業(yè)的Chiplet技術(shù)，只用了5~6年時(shí)間便走到了前列，可見對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，未來在Chiplet方面依然有很大的機(jī)會(huì)。”
“中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展Chiplet需要從三點(diǎn)下手。第一，要勇于實(shí)踐與探索，不要白白喪失機(jī)會(huì)?？梢詮拇鎯?chǔ)器、高端芯片等開始入手Chiplet技術(shù)，因?yàn)樾酒瑑r(jià)值越高，用Chiplet的效果越好。第二，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要加強(qiáng)聯(lián)動(dòng)性，加強(qiáng)從EDA、Fabless、Foundry及封裝等各方面的聯(lián)動(dòng)，而不是僅僅由一方企業(yè)來引領(lǐng)Chiplet的技術(shù)。第三，加強(qiáng)培養(yǎng)跨界人才。無論是高校還是企業(yè)，對(duì)于人才培養(yǎng)不宜過于單一，要鼓勵(lì)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(dòng)產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)性發(fā)展。”莫大康說道。
編輯丨趙晨
