近年來，Chiplet儼然已成為芯片行業(yè)進(jìn)入下一個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新階段，并延續(xù)“摩爾定律”的一個(gè)絕佳技術(shù)選擇。

AMD、臺積電、英特爾、Marvell等芯片巨頭憑借敏銳的嗅覺以及強(qiáng)勁的技術(shù)實(shí)力，紛紛入局。Chiplet的新賽道下，從這些芯片巨頭們各自為戰(zhàn)，到向行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化“靠攏”，處處暗流涌動(dòng)。


Chiplet為何站上風(fēng)口?

當(dāng)前，隨著芯片工藝制程節(jié)點(diǎn)的持續(xù)演進(jìn)，短溝道效應(yīng)以及量子隧穿效應(yīng)帶來的發(fā)熱、漏電等問題愈發(fā)嚴(yán)重，追求經(jīng)濟(jì)效能的“摩爾定律”日趨放緩。

先進(jìn)制程下高昂的芯片研發(fā)、制造費(fèi)用也給Fabless公司帶來了巨大的成本壓力與投資風(fēng)險(xiǎn)，這迫使人們尋求性價(jià)比更高的技術(shù)路線來滿足產(chǎn)業(yè)界日益增長的對芯片性能的需求。

在此背景下，產(chǎn)業(yè)開始轉(zhuǎn)向以先進(jìn)封裝為代表的新賽道，伴隨著先進(jìn)封裝而出現(xiàn)的第一個(gè)新概念就是Chiplet，業(yè)內(nèi)又稱芯?；蛐⌒酒?。

傳統(tǒng)上，為了開發(fā)復(fù)雜的SoC產(chǎn)品，供應(yīng)商需要設(shè)計(jì)一種將所有功能集成在同一芯片上的芯片。在隨后的每一代中，芯片的功能數(shù)量都急劇增加，尤其是在最新的7nm、5nm、3nm節(jié)點(diǎn)上，成本和復(fù)雜性飆升。

而Chiplet的原理是將原本一塊復(fù)雜的SoC芯片，從設(shè)計(jì)時(shí)就按照不同的計(jì)算單元或功能單元對其進(jìn)行分解，然后每個(gè)單元選擇最適合的工藝制程進(jìn)行制造，再將這些模塊化的裸片互聯(lián)起來，通過先進(jìn)封裝技術(shù)，將不同功能、不同工藝制造的Chiplet封裝成一個(gè)SoC芯片。

由于分解后的芯?？梢苑蛛x制造，可以采用不同的工藝。對于工藝提升敏感的模塊如CPU，可以采用先進(jìn)制程生產(chǎn)，而對于工藝提升不敏感的模塊比如IO部分，則可以采用成本較低的成熟制程制造，以此來降低成本。

簡單來講，Chiplet旨在將大芯片“化整為零”，單顆Chip本質(zhì)上是IP硬件化，Chiplet封裝可以看作是多顆硬件化的IP的集成。后續(xù)Chiplet芯片的升級，可以選擇僅升級部分IP單元對應(yīng)的Chip，部分IP保留——從而實(shí)現(xiàn)一種新形式的IP復(fù)用，既可以借助生產(chǎn)規(guī)模獲得更低成本，還能夠大幅縮短產(chǎn)品上市周期。

據(jù)Omdia報(bào)告，預(yù)計(jì)到2024年，Chiplet市場規(guī)模將達(dá)到58億美元，2035年將超過570億美元，市場規(guī)模將迎來快速增長。


首個(gè)國內(nèi)Chiplet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布

2022年12月16日，在第二屆中國互連技術(shù)與產(chǎn)業(yè)大會上，國內(nèi)集成電路領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)和專家共同主導(dǎo)制定的《小芯片接口總線技術(shù)要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，也是國內(nèi)首個(gè)原生Chiplet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，正式面向世界發(fā)布。

算上此前英特爾領(lǐng)銜，AMD、Arm、臺積電、三星等十個(gè)芯片巨頭加入制定的UCIe標(biāo)準(zhǔn)，全球已有兩個(gè)小芯片技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，眾多科技巨頭入局小芯片，比如蘋果發(fā)布的M1 Ultra，采用的就是chiplet技術(shù)，將兩枚M1 Max芯片“粘連”而成。

發(fā)布小芯片標(biāo)準(zhǔn)有何大意義？

首先，從行業(yè)背景來說。

在摩爾定律趨緩下，小芯片技術(shù)是半導(dǎo)體工藝發(fā)展的一個(gè)有效方向，更會是日后芯片企業(yè)間競爭的關(guān)鍵地帶。從全球情況來看，世界各地的科技巨頭紛紛入局，無疑讓小芯片成為了世界芯片產(chǎn)業(yè)的焦點(diǎn)和新的機(jī)會。

在新機(jī)會面前，國外企業(yè)制定小芯片標(biāo)準(zhǔn)，解決互連接口的標(biāo)準(zhǔn)問題，可以抱團(tuán)取暖尋求新的發(fā)展機(jī)遇。但是，國外的標(biāo)準(zhǔn)不一定適合中企，而中企又迫切需要屬于自己的原生Chiplet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

如此背景下，國內(nèi)首個(gè)小芯片標(biāo)準(zhǔn)才會應(yīng)運(yùn)而生，將為國內(nèi)芯片企業(yè)解決關(guān)鍵技術(shù)問題，也會為國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)帶來巨大發(fā)展機(jī)遇。

其次，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來說。

chiplet目前還是屬于新興技術(shù)領(lǐng)域，許多芯片企業(yè)入局后，會涉及到多家同時(shí)在做各種功能芯片的各類設(shè)計(jì)、互連、接口。這就要制定標(biāo)準(zhǔn)讓行業(yè)形成統(tǒng)一，如果沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，市場和生態(tài)是做不大的，也不利于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展。

國內(nèi)有了自己的小芯片標(biāo)準(zhǔn)后，便利于行業(yè)的規(guī)范和快速發(fā)展，而未來也可以促進(jìn)這份標(biāo)準(zhǔn)，成為行業(yè)內(nèi)的主流。一旦自己的標(biāo)準(zhǔn)率先制定并被更多應(yīng)用，那么，在該行業(yè)內(nèi)就占據(jù)了主導(dǎo)優(yōu)勢。

其實(shí)道理很簡單，以前美企能在芯片市場上占據(jù)優(yōu)勢，主要是因?yàn)樗麄兿戎贫藰?biāo)準(zhǔn)，再而成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在之后的技術(shù)和專利的研發(fā)中，依靠先前的標(biāo)準(zhǔn)，美企占了較大先天優(yōu)勢。

第三，從技術(shù)發(fā)展角度來說更需要它。

眾所周知，因?yàn)榭陀^因素，國內(nèi)研發(fā)先進(jìn)制程受到影響。想要打破這一局面，走Chiplet這條路可行性更高，為了更利于中企應(yīng)用該技術(shù)，國內(nèi)也需要建立屬于自己的Chiplet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

雖然，Chiplet暫時(shí)不能替代以光刻機(jī)的演進(jìn)為主方向的傳統(tǒng)工藝路線，但在一些特定的場景下，Chiplet技術(shù)結(jié)合成熟制程工藝，已做到“小于等于”先進(jìn)制程工藝。

另外，傳統(tǒng)工藝下設(shè)計(jì)、流片費(fèi)用變得越來越高昂，流片成功率也變得越來越低，導(dǎo)致整個(gè)芯片成本也在不斷提升。而chiplet技術(shù)的應(yīng)用，可以在同等制造工藝中，讓芯片達(dá)到更高良率、更低成本。

隨著小芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠應(yīng)用的領(lǐng)域會越來越多，也會成為未來的技術(shù)趨勢和必然選擇。因此，建立屬于自己的Chiplet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，意義就顯得更大了。


Chiplet拉動(dòng)先進(jìn)封裝、半導(dǎo)體測試需求

本土 IC 設(shè)計(jì)企業(yè)增多，增大下游封測需求。我國的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起點(diǎn)較低， 但依靠著巨大的市場需求和良好的產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境等有利因素，已成為全球集成電路設(shè)計(jì) 產(chǎn)業(yè)的新生力量。從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看，我國大陸集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)銷售規(guī)模從 2010 年的 550.0 億元增長至 2022 年的 5,345.7 億美元，年復(fù)合增長率約為 20.87%；而本土產(chǎn)業(yè) 鏈的逐步完善，也為國內(nèi)初創(chuàng)芯片設(shè)計(jì)公司提供了晶圓制造支持，疊加產(chǎn)業(yè)資金與政策 支持，以及海外人才回流，我國芯片設(shè)計(jì)公司數(shù)量快速增加。據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會數(shù) 據(jù)，自 2010 年以來，我國芯片設(shè)計(jì)公司數(shù)量大幅提升，2010 年僅為 582 家，2022 年增 長至 3,243 家，2010-2022 年年均復(fù)合增長率約為 15.39%。不斷擴(kuò)大的集成電路設(shè)計(jì)市 場規(guī)模與不斷增加的 IC 設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量也增大對下游半導(dǎo)體封裝、測試需求，推動(dòng)我國 集成電路封測產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

封測為我國集成電路領(lǐng)域最具競爭力環(huán)節(jié)，共有四家廠商營收進(jìn)入全球前十。目前我國 集成電路領(lǐng)域整體國產(chǎn)自給率較低，尤其是在半導(dǎo)體設(shè)備、材料與晶圓制造等環(huán)節(jié)，與 國際領(lǐng)先水平差距較大，而封測為我國集成電路領(lǐng)域最具國際競爭力的環(huán)節(jié)。近年來， 以長電為代表的幾家國內(nèi)封測龍頭企業(yè)通過自主研發(fā)和并購重組，在先進(jìn)封裝領(lǐng)域不斷 發(fā)力，現(xiàn)已具備較強(qiáng)的市場競爭力，有能力參與國際市場競爭。據(jù)芯思想研究院，2022， 中國大陸有 4 家企業(yè)進(jìn)入全球封測廠商前十名，分別為長電科技、通富微電、華天科技 和智路封測、全年?duì)I收分列全球第 3、第 4、第 6 和第 7 位。

先進(jìn)封裝技術(shù)是 Chiplet 的基礎(chǔ)，Chiplet 方案大概率會采用先進(jìn)封裝，推動(dòng)先進(jìn)封裝 發(fā)展。

Chiplet 提升半導(dǎo)體測試需求，利好下游封測廠商、半導(dǎo)體獨(dú)立測試廠商和測試設(shè)備供 應(yīng)商。Chiplet 通過將多個(gè)裸芯（die）進(jìn)行堆疊合封的先進(jìn)封裝，通常使用較為復(fù)雜的 芯片。由于在 Chiplet 中封裝了多個(gè) die，為確保正常運(yùn)行，需要對 Chiplet 進(jìn)行全檢， 以確保每一個(gè)裸芯片都能正常工作，此外需通過邊界掃描(Boundary Scan)測試，才能 確保多個(gè)裸芯（die）互聯(lián)的可靠性。

中芯國際在其 2020 年的技術(shù)發(fā)展性報(bào)告中說道： 以 Chiplet 技術(shù)生產(chǎn)芯片的可測試性是一個(gè)挑戰(zhàn)，特別是一旦這些小系統(tǒng)被封裝在一起， 只有數(shù)量較少的測試引線可以延伸到封裝外；因此，測試必須分階段進(jìn)行，先測試單個(gè) 的芯片，然后測試封裝后的完整系統(tǒng)。由此可見，Chiplet 既要對每一個(gè)裸芯片進(jìn)行測 試，也要對裸芯片下的互聯(lián)進(jìn)行測試，因此會增大對半導(dǎo)體封測、半導(dǎo)體封測設(shè)備的需 求。并對測試設(shè)備的數(shù)量和性能都提出更高要求，利好封測企業(yè)、半導(dǎo)體獨(dú)立測試廠商與半導(dǎo)體測試設(shè)備供應(yīng)商。


IC載板是先進(jìn)封裝的關(guān)鍵材料，國產(chǎn)替代前景廣闊

IC 載板是先進(jìn)封裝的關(guān)鍵材料，下游應(yīng)用廣泛。IC 封裝基板（IC Package Substrate， 又稱 IC 載板）是先進(jìn)封裝所采用的一種關(guān)鍵專用基礎(chǔ)材料，它用于建立 IC 與 PCB 之間 的信號連接，此外還起到保護(hù)、支撐、散熱以及形成標(biāo)準(zhǔn)化的安裝尺寸的作用。IC 載板 作為一種高端 PCB 板，具有高密度、高精度、小型化和輕薄化的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于移動(dòng) 終端、通信設(shè)備、服務(wù)/儲存等下游應(yīng)用領(lǐng)域。

價(jià)值占比：IC 載板為半導(dǎo)體封裝中價(jià)值量占比最大的耗材。ABF/BT 載板原材料被海外企業(yè)壟斷，原料供應(yīng)瓶頸制約行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張。按照封裝材料不 同，IC 載板可分為硬質(zhì)基板、柔性基板和 IC 載板，硬質(zhì)基板又可進(jìn)一步分為 BT、ABF 和 MIS 載板。目前 ABF 載板與 BT 載板生產(chǎn)所需的重要原材料——ABF/BT 有機(jī)樹脂被日 本頭部企業(yè)壟斷，原材料供給較為緊缺。主要原材料的供應(yīng)短板也制約了行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張， 預(yù)計(jì)行業(yè)供不應(yīng)求局面有望持續(xù)較長時(shí)間。

從 IC 載板發(fā)展過程看， 行業(yè)基本遵循“日本-韓國-中國臺灣-中國大陸”的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移路徑。目前全球 IC 載板產(chǎn) 能集中在東亞地區(qū)，但由于我國在該領(lǐng)域起步較晚，目前日、韓、臺企業(yè)仍占據(jù)行業(yè)主 導(dǎo)地位，在技術(shù)儲備、產(chǎn)能規(guī)模、收入與利潤等方面全方位領(lǐng)先大陸廠商。

先進(jìn)封裝拉動(dòng) IC 載板需求增長。IC 載板在高端封裝領(lǐng)域已取代傳統(tǒng)引線框架，成為封 裝過程中的必備材料。先進(jìn)封裝增加 IC 載板的層數(shù)，有效拉動(dòng)行業(yè)增長，而 Chiplet 封裝技術(shù)也大大增加了 ABF 載板的需求面積，帶動(dòng) ABF 載板需求提升。據(jù) Prismark 統(tǒng) 計(jì)，，2021 年全球 IC 封裝基板行業(yè)規(guī)模達(dá)到 142 億美元，同比增長近 40%，預(yù)計(jì) 2026 年將達(dá)到 214 億美元（約 1474 億元），2021-2026 年 IC 載板 CAGR 為 8.6%。國內(nèi)方面， 預(yù)計(jì) 2025 年國內(nèi) IC 載板市場規(guī)模將達(dá)到 412.4 億元，占全球比重接近 30%。