后摩爾定律時(shí)代的新救星?芯原戴偉民詳解半導(dǎo)體新技術(shù)Chiplet

在摩爾定律的指引下，芯片上集成的晶體管數(shù)量不斷超越人們的想象，芯片性能也不斷升級(jí)，同時(shí)成本逐年下降。

但隨著半導(dǎo)體制造工藝的不斷升級(jí)，從7nm、5nm到3nm等延伸下去，越來(lái)越接近物理極限，而工藝提升所帶來(lái)的成本效益也越來(lái)越不明顯，僅靠工藝節(jié)點(diǎn)提升已無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。如何讓芯片繼續(xù)提升算力同時(shí)降低成本?業(yè)界需要在其他途徑上再想對(duì)策。

Chiplet芯粒技術(shù)就是一個(gè)新的探索。

日前，在IC CHINA 2020的開(kāi)幕式上，芯原股份創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民詳細(xì)解讀了Chiplet芯粒這一新技術(shù)，剖析了Chiplet時(shí)下的新機(jī)遇。

Chiplet最早由Marvell創(chuàng)始人周秀文提出，在ISSCC2015上，周秀文率先提出MoChi(Modular Chip，模塊化芯片)架構(gòu)的概念。據(jù)戴偉民介紹，MoChi是許多應(yīng)用的基準(zhǔn)架構(gòu)，包括物聯(lián)網(wǎng)、智能電視、智能手機(jī)、服務(wù)器、筆記本電腦、存儲(chǔ)設(shè)備等。

戴偉民認(rèn)為，先進(jìn)工藝中只有22nm、12nm和5nm這三個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)是“長(zhǎng)命節(jié)點(diǎn)”，其他中間節(jié)點(diǎn)的“壽命”都比較短。而且，并非每種芯片都需要5nm這樣的尖端工藝，因?yàn)椴皇敲恳患夜径寄茇?fù)擔(dān)起5nm工藝的成本，于是Chiplet這種將不同工藝節(jié)點(diǎn)的die混封的新形態(tài)是未來(lái)芯片的重要趨勢(shì)之一。

據(jù)戴偉民介紹，目前將Chiplet運(yùn)用做得最好的是AMD。在一塊芯片上，CPU用的是7nm工藝，I/0則使用的是14nm工藝，與完全由7nm打造的芯片相比成本大約降低了50%。

“AMD是最會(huì)做大芯片的公司，連它都能接受小芯片，這很好的證明了Chiplet的發(fā)展前景?！贝鱾ッ癖硎尽?/p>

戴偉民在演講中還特別強(qiáng)調(diào)，封裝和接口對(duì)于Chiplet的重要性。臺(tái)積電的CoWoS技術(shù)和英特爾的Foveros 3D立體封裝技術(shù)都為Chiplet的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，接口則代表了標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，芯片拼接在一起需要有一致的互聯(lián)協(xié)議。所以，戴偉民表示，何時(shí)切入Chiplet領(lǐng)域很關(guān)鍵，如果過(guò)早切入，則沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可以依靠，設(shè)計(jì)好的成品可能會(huì)面臨日后的接口不匹配等問(wèn)題。

不過(guò)，整體來(lái)看，Chiplet給半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈都帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。戴偉民指出，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)能夠降低大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的門(mén)檻;半導(dǎo)體IP授權(quán)商能升級(jí)為Chiplet供應(yīng)商，提升IP的價(jià)值且有效降低芯片客戶的設(shè)計(jì)成本;芯片制造與封裝環(huán)節(jié)能夠增設(shè)多芯片模塊(Multi-Chip Module，MCM)業(yè)務(wù)，Chiplet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;標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)環(huán)節(jié)，則能夠建立起新的可互操作的組件、互連、協(xié)議和軟件生態(tài)系統(tǒng)。例如，作為IP供應(yīng)商的芯原提出了IP as a Chip(IaaC)的理念，旨在以Chiplet實(shí)現(xiàn)特殊功能IP從軟到硬的“即插即用” ，解決7nm、5nm及以下工藝中性能與成本的平衡，并降低較大規(guī)模芯片的設(shè)計(jì)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)Omdia報(bào)告，2018年Chiplet市場(chǎng)規(guī)模為6.45億美元，預(yù)計(jì)到2024年會(huì)達(dá)到58億美元，2035年則超過(guò)570億美元，Chiplet的全球市場(chǎng)規(guī)模正在井噴式增長(zhǎng)。