Chiplet成為行業(yè)技術(shù)演進(jìn)的關(guān)鍵路徑

后摩爾時(shí)代單片同質(zhì)集成向三維多片異構(gòu)封裝集成技術(shù)[改道]是重要趨勢(shì)。

因?yàn)槿S多片異構(gòu)封裝可以提供更高的帶寬、更低的功率、更低的成本和更靈活的形狀因子。

Chiplet的搭積木模式集工藝選擇、架構(gòu)設(shè)計(jì)、商業(yè)模式三大靈活性于一體。

如此一來(lái)，便有助于創(chuàng)新發(fā)生，便可推動(dòng)微系統(tǒng)的發(fā)展、推進(jìn)芯片架構(gòu)創(chuàng)新、加快系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)新。

根據(jù)UCIe分析：28nm制程的芯片設(shè)計(jì)成本約0.51億美元。

但當(dāng)制程提升至5nm時(shí)，芯片設(shè)計(jì)成本則快速升至5.42億美元，成本提升近十倍。

據(jù)TF SECURITIES預(yù)計(jì)，2024年Chiplet的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到58億美元，Chiplet的全球市場(chǎng)規(guī)模將迎來(lái)快速增長(zhǎng)。

日企Socionext是UCIe工作組一員

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。

2022年3月成立的以臺(tái)積電、谷歌、Meta等美國(guó)大型IT企業(yè)為核心的標(biāo)準(zhǔn)化組織通用芯片互連高速聯(lián)盟（UCIe），一年內(nèi)吸引了100多家成員企業(yè)加入。

從加入該組織的日本企業(yè)來(lái)看，Socionext是可以加入規(guī)范制定工作組的貢獻(xiàn)成員，京瓷的美國(guó)子公司等是可以看到最終規(guī)范并獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的采用成員。

由富士通和松下控股的業(yè)務(wù)合并而成的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)Socionext于10月12日在東證Prime上市。

Socionext是2010年代前半期無(wú)法維持半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的日本綜合機(jī)電制造商實(shí)施行業(yè)重組的過(guò)程中誕生的企業(yè)之一。

Socionext從事的ASIC是根據(jù)各種產(chǎn)品的參數(shù)和性能進(jìn)行設(shè)計(jì)的定制產(chǎn)品，市場(chǎng)規(guī)模不及通用產(chǎn)品ASSP。

據(jù)Socionext推測(cè)，ASIC的市場(chǎng)規(guī)模在170億美元左右，僅為ASSP的15％。

對(duì)于自動(dòng)駕駛等技術(shù)而言，半導(dǎo)體大大左右其性能，因此客戶根據(jù)自己的差異化戰(zhàn)略，充分利用ASIC的機(jī)會(huì)增多。

日本企業(yè)與大學(xué)開(kāi)發(fā)核心粒子技術(shù)

2022年10月，東京工業(yè)大學(xué)和AOI電子開(kāi)發(fā)了一種連接核心粒子的新技術(shù)。

并與大阪大學(xué)等研究芯片堆疊技術(shù)的機(jī)構(gòu)，以及日本住友電工、Maxell等10余家日本本土企業(yè)成立[核心芯片集成平臺(tái)聯(lián)盟]，推動(dòng)技術(shù)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，傳統(tǒng)的前工序和后工序之間將出現(xiàn)[芯片集成]的新產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

核心顆粒技術(shù)通用性高，有望在多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生影響，提高經(jīng)濟(jì)效益。

日本東京工業(yè)大學(xué)及AOI Electronics等的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了連接功能不同的多個(gè)半導(dǎo)體芯片，使其像一個(gè)芯片一樣工作的關(guān)鍵技術(shù)。

過(guò)去，芯粒之間的連接大多使用被稱為[中介層]的中間基板，中介層的主流是硅基板，但這種基板在電氣特性、定位精度、成本等方面存在問(wèn)題。

此次的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于能以最小限度的元素實(shí)現(xiàn)芯粒之間或者芯粒與外部的連接。

其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是：

①能以最小限度的元素實(shí)現(xiàn)芯粒之間或者芯粒與外部的連接，可以輕松提高芯粒的集成密度，或者改善電氣特性，而且容易進(jìn)行連接的定位；

②能夠提高使芯粒與外部實(shí)現(xiàn)電氣連接的布線的高頻特性和散熱性能。

未來(lái)，以芯粒模式集成的芯片將是超級(jí)異構(gòu)系統(tǒng)，為IC產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多的靈活性和新的機(jī)會(huì)。

日本半導(dǎo)體[套路]玩得這么深

去年11月，豐田、索尼、軟銀、鎧俠、NTT、電裝、三菱UFJ銀行、NEC這8家日本公司合資成立了全新的半導(dǎo)體公司Rapidus。

這家Rapidus公司也就是高端芯片聯(lián)盟，目標(biāo)是瞄準(zhǔn)2nm制程展開(kāi)研發(fā)，并計(jì)劃在2030年之前實(shí)現(xiàn)2nm芯片的量產(chǎn)代工,并計(jì)劃在2027年量產(chǎn)超越2nm技術(shù)的芯片。

8家日企聯(lián)合出資10億日元，日本方面額外提供700億日元（約35億人民幣）的補(bǔ)貼。

除了研發(fā)2nm芯片，Rapidus還會(huì)在人工智能，智能城市建設(shè)開(kāi)展高端半導(dǎo)體的研究，為日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)添磚加瓦。

相比于臺(tái)積電成立的3D Fabric聯(lián)盟，兩者最大的不同就是前者有美光等美芯企業(yè)參與，而后者全部是日企。

日本半導(dǎo)體一直以來(lái)都和美芯片企業(yè)走得很近，無(wú)論是[四方芯片聯(lián)盟]也好，還是兩者決定聯(lián)合研發(fā)2nm芯片也罷，都能看到日本半導(dǎo)體的身影。

而如今日企自己組建了[高端芯片聯(lián)盟]，一邊喊美半導(dǎo)體大哥，一邊又開(kāi)了小灶卻不喊大哥來(lái)分一杯羹。

結(jié)尾：

日本在人工智能和云計(jì)算等領(lǐng)域的投資也相對(duì)較少，這使得Chiplet技術(shù)的發(fā)展受到了限制。

同時(shí)其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨著來(lái)自中國(guó)、韓國(guó)和臺(tái)灣等亞洲國(guó)家的激烈競(jìng)爭(zhēng)。

這些國(guó)家在半導(dǎo)體領(lǐng)域的投資力度越來(lái)越大，并且在Chiplet技術(shù)領(lǐng)域也有著自己的研究和開(kāi)發(fā)，這使得日本在Chiplet技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)變得較小。

雖然日本在Chiplet技術(shù)領(lǐng)域面臨一些挑戰(zhàn)，但是日本的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)為其在這個(gè)領(lǐng)域取得成功提供了基礎(chǔ)。