行业新东风已起Chiplet首次深度解读三大赛道才是头号受益者

2024-05-17 07:20:25 | 作者：BOB体育地址

　　前言：昨天和大家聊了聊先进封装，里面也提到具体而言Chiplet不等同于先进封装，它是属于先进封装的一种。不过也有乡亲表示想要了解Chiplet更多详细的内容，安排！本篇就聊聊Chiplet都有哪些赛道机遇。

　　重申下，所有的内容来自于公开的渠道（不是所有的公开渠道大家都能接触到），如果有涉及商业利益的，请联系本人调整。

　　今年 3 月份，英特尔、高通、日月光等十家半导体行业佼佼者组成 UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）产业联盟，旨在推动 Chiplet 接口规范的标准化。Chiplet 技术能降低成本，国内多家企业也已经敏锐的嗅到 Chiplet 领域的机遇，纷纷入局，下面就来详细聊聊Chiplet。

　　Chiplet又称芯粒或者小芯片，它是将一类满足特定功能的die（裸片），通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起，形成一个系统芯片，以实现一种新形式的IP复用。

　　总的来说，Chiplet 是一种将多种芯片（如 I/O、存储器和 IP 核）在一个封装内组装起来的高性能、成本低、产品上市快的解决方案，Chiplet 目前封装方案主要包括 2.5D 封装、3D 封装、MCM 封装等类型。

　　Chiplet并非是一个具体产品而是一种技术，是一种解决方案，因此这里我主要梳理一下受益于Chiplet发展的相关赛道。

　　Chiplet通过异构、异质集成以及3D堆叠的方式，提升芯片的集成度，从而在不改变制程的前提下提升算力，解决摩尔定律失效问题，而堆叠形式会对载板面积产生影响，而且先进封装对 FC-BGA 基板需求量也会增加，对 Interposer 等部件需求量也会增加 。

　　IC载板是半导体封装的关键载体，用于建立IC与PCB之间的讯号连接，全球市场规模约 122 亿美元，2020 年国产化率仅5%，国产替代空间巨大。与此同时，载板下游需求旺盛，载板市场空间 20-26CAGR= 13.2%；FC-BGA 20-26 CAGR= 17.5%。

　　引线框架是借助键合丝来实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件， 全球市场规模约 32 亿美元。本土企业的冲压型引线框架在国际市场上具备价格优势，且批量大、型号较全，但在相对高端的引线框架产品上仍与海外企业具有一定差距。

　　引线框架主要用于低成本的传统封装、终端封装和内存芯片堆叠，架引线框架和IC 载板的应用场景有所区别，引线 pin的DIP、SOP、QFN等传统封装形式；IC载板多用于引脚数多于160~240pin的复杂BAG、CSP等封装形式。

　　探针用于筛选出产品设计缺陷和制造缺陷，从而判断被测物是否合格， 全球市场规模约16亿美元。

　　Chiplet将大芯片的功能分给多个小芯片来完成，这样将大大增加封装缓解的测试数量， 对探针等测试设备的使用量将增加。此外Interposer、TSV、EMIB等新结构的出现，提升了系统的复杂程度，为保证良率， 探针等测试设备的使用量亦将增加

　　2.5D 封装将多个芯片并列排在中介层上，经由微凸块连结，让内部金属线连接芯片间的电子讯号，再通过矽穿孔（TSV）来连结下方的金属凸块（Solder Bump），再通过导线载板连结外部金属球，实现各部件之间紧密的连接。

　　3D 封装则直接将各芯片进行堆叠，在芯片制作电晶体（CMOS）结构，并直接使用矽穿孔来连结芯片间的电子讯号。

　　MCM技术是将多个LSI/VLSI/ASIC裸芯片和其它元器件组装在同一块多层互连基板上，然后进行封装。

　　Chiplet 由不同功能的裸芯片所构成，与此同时 Chiplet 的裸芯片实际上是半导体 IP 经过设计和制程优化后生产出的硬件化产品，一定意义上 Chiplet 芯片也可以看作是由不同的 IP 所构成。

　　IP 厂商有可能实现从 IP 供应商到 Chiplet 产品供应商的转变，从而提升公司在产业链中的附加价值。在 Chiplet模式下，设计公司可以买不同公司的硬件然后通过先进封装进行组合，在此模式下 IP 公司有望实现向硬件提供商的转变。

　　与传统的 SoC 方案相比 ，Chiplet 模式具有设计灵活性、成本低 、上市周期短三方面优势，使得该方案成为半导体工艺重要发展方向。

　　设计灵活性：传统的 SoC 芯片在制造上必须选择相同的工艺节点，然而不同的芯片的工艺需求不同，如逻辑芯片、模拟芯片、射频芯片、存储器等往往成熟制程节点是不同的。而 Chiplet 模式则可以自由选择不同裸芯片的工艺，然后通过先进封装来进行组装，相比 SoC 则更具灵活性，优势明显。

　　减少相关成本：Chiplet 方案将大芯片分为多个裸芯片，单位面积较小，相对而言良率会有所提升，从而降低其制造成本。

　　上市周期短：由于 SoC 方案采用统一的工艺制程，导致 SoC 芯片上的各部分要同步进行迭代，这使得 SoC 芯片的迭代进程放缓。Chiplet 模式可以对芯片的不同单元进行选择性迭代，迭代部分裸芯片后便可制作出下一代产品，大幅度缩短产品上市周期。

　　今年 3 月份，英特尔、高通、日月光等十家半导体行业佼佼者组成 UCIe产业联盟，旨在推动 Chiplet 接口规范的标准化，UCIe联盟在官网上公开表示将打造更全面的ChipletECO。UCIe标准出现的最大意义在于，行业领导企业合力搭建起了统一的Chiplet互联标准，这将加速推动开放的Chiplet平台发展，并横跨x86、Arm、RISC-V等架构和指令集。

　　随着后摩尔时代先进制程难度增大，先进封装Chiplet重要性凸显出来，Chiplet通过堆叠的方式大幅度提高芯片的良率和节约生产所带来的成本。据Omdia数据，预计到2024年chiplet市场规模将达58亿美元，2035年市场超过570亿美元，行业处于高速成长期，引发封测以及封测设备板块大涨。

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