本文來(lái)自中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，作者/陳炳欣。
隨著先進(jìn)工藝逼近物理極限，高昂的研發(fā)費(fèi)用和生產(chǎn)成本，導(dǎo)致芯片的性能提升無(wú)法持續(xù)等比例延續(xù)，先進(jìn)封裝以及Chiplet（芯粒）正在掀起后摩爾時(shí)代的新一輪半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)。英特爾、臺(tái)積電等半導(dǎo)體龍頭，日月光、長(zhǎng)電科技、通富微電等封測(cè)大廠，都將Chiplet作為未來(lái)的主攻方向。
Chiplet的核心是實(shí)現(xiàn)芯片間的高速互聯(lián)，將不同工藝、不同類型的芯片整合在一起，從而解決芯片設(shè)計(jì)中面臨的復(fù)雜度大幅提升問(wèn)題，以及先進(jìn)制程中面臨的高成本、低良率問(wèn)題。這就使標(biāo)準(zhǔn)化工作在Chiplet發(fā)展中顯得非常重要，因?yàn)橹挥袑?biāo)準(zhǔn)建立起來(lái)，才能讓不同的芯粒之間真正實(shí)現(xiàn)互連互通。
事實(shí)上，很多公司此前都已推出基于自身的Chiplet產(chǎn)品。比如臺(tái)積電開(kāi)發(fā)的SoIC技術(shù)，可為用戶提供類似于3D封裝代工制造服務(wù)。英特爾開(kāi)發(fā)的Foveros技術(shù)，可以將同為邏輯芯片的10nm處理器內(nèi)核與22nm處理器內(nèi)核以3D堆疊的方式封裝在一起。其他Foundry和OSAT廠商也在推出各種先進(jìn)封裝工藝。
但是，這些芯片之間大部分都基于專有接口進(jìn)行互連，不同廠家的Chiplet并不能進(jìn)行通信和組合。而要擴(kuò)大Chiplet的采用范圍，就需要使用開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行互連，不同芯片之間才能相互通信。理論上統(tǒng)一了Chiplet接口標(biāo)準(zhǔn)，大家的芯粒都可以互連，這會(huì)讓大量的芯片公司參與進(jìn)來(lái)，做出各種功能的芯粒；芯片集成商則可以根據(jù)功能和應(yīng)用需求，對(duì)芯粒進(jìn)行自由組合，這將促進(jìn)整個(gè)Chiplet生態(tài)的開(kāi)放和繁榮。
去年3月，英特爾、AMD、ARM、微軟、谷歌、臺(tái)積電、三星、日月光等行業(yè)巨頭成立通用芯?；ミB（Universal Chiplet Interconnect Express，UCIe）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，使Chiplet的標(biāo)準(zhǔn)化有力地向前邁進(jìn)了一步。
然而，去年公布的UCIe 1.0標(biāo)準(zhǔn)仍不完善。從UCIe聯(lián)盟公布的白皮書來(lái)看，UCIe由三層協(xié)議構(gòu)成，包括協(xié)議層、適配層和物理層。UCIe 1.0規(guī)范中選擇了成熟的PCIe和CXL互連總線標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對(duì)協(xié)議層，但要使Chiplet做到真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，不僅需要定義協(xié)議層，物理層的標(biāo)準(zhǔn)化同樣重要，這涉及到不同廠商在晶圓制造、先進(jìn)封裝環(huán)節(jié)采用的技術(shù)工藝、技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)起來(lái)還需要一個(gè)過(guò)程，也需要相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步推進(jìn)與完善。
Chiplet技術(shù)的核心是生態(tài)之爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)。目前，Chiplet最大的局限在于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)還沒(méi)有建立完善，關(guān)鍵則要打通底層的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些年隨著Chiplet概念的持續(xù)發(fā)酵，許多公司都產(chǎn)生了很多好的想法，但由于生態(tài)圈不成熟，尚無(wú)法落地。目前能落地多為邏輯芯片與內(nèi)存的堆疊互聯(lián)，模擬芯片、MEMS、光電器件間的整合仍待探索。
不過(guò)，Chiplet從概念提出到產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，持續(xù)的時(shí)間還不久，很多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要完善，這也為中國(guó)企業(yè)切入Chiplet行業(yè)，并發(fā)揮更大作用，提供了空間。目前不僅有越來(lái)越多中國(guó)企業(yè)，如阿里巴巴、芯原股份、芯耀輝、芯動(dòng)科技等，加入U(xiǎn)CIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，中國(guó)的Chiplet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也被制訂與發(fā)布出來(lái)。
去年12月，中國(guó)電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布國(guó)內(nèi)首個(gè)《小芯片接口總線技術(shù)要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（T/CESA 1248-2023），標(biāo)準(zhǔn)描述了CPU、GPU、人工智能芯片、網(wǎng)絡(luò)處理器和網(wǎng)絡(luò)交換芯片等應(yīng)用場(chǎng)景的Chiplet技術(shù)要求。日前，中國(guó)Chiplet產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟也發(fā)布了《芯?；ヂ?lián)接口標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)為高速串口標(biāo)準(zhǔn)，基于國(guó)內(nèi)封裝及基板供應(yīng)鏈進(jìn)行優(yōu)化。
從技術(shù)層面來(lái)看，國(guó)內(nèi)企業(yè)在Chiplet上并不占優(yōu)勢(shì)。但中國(guó)是全球最大的電子信息產(chǎn)業(yè)制造基地，擁有廣闊的下游市場(chǎng)，能定義的應(yīng)用場(chǎng)景極為豐富。以此為基礎(chǔ)，中國(guó)企業(yè)在Chiplet領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。而標(biāo)準(zhǔn)則是掌握住這個(gè)機(jī)會(huì)的關(guān)鍵一環(huán)。
