Chiplet概念引爆二级市场 国内半导体产业准备好了吗?
原创
2022-08-11 17:24 星期四
科创板日报记者 郭辉

《科创板日报》8月11日讯(记者 郭辉)Chiplet概念近日在二级市场持续火热。

有产业人士告诉《科创板日报》记者,尽管近期市场Chiplet热更多受到消息面的影响,但过去几年国内,Chiplet技术的产业化已有了一定实践和积累。

未来随着Chiplet发展,不光会有越来越多的系统应用厂商显露,开辟IP设计厂供应芯片硬件的新市场;同时包括互联网公司在内的非传统芯片厂商,也会进军设计领域。后者通常会将外包的标准件与上层图像识别、语音识别等跟应用相关的算力模块,以Chiplet实现设计上的耦合,满足自身软件等方面的业务需求。

不过据另一位资深产业人士介绍,Chiplet在国内落地还需要一定时间,其症结不一定在制造或封装单一环节的技术能力缺失。大陆封装厂长电科技、通富微电方面向《科创板日报》记者表示,公司在Chiplet方面已具备先进封装能力,且2021年已有产品导出。

该人士表示,目前Chiplet发展的产业困境更在于,本土厂商对封装和晶圆制造环节的整合能力不足,无法在技术参数的对接上产生有机衔接,给当前不少有意愿或能力做Chiplet的设计厂商带来许多麻烦。

国内已有产业能力积累

早在2016年,AMD就以其模块化的服务器处理器设计,引发了行业对Chiplet的最早一波集中讨论。“只需要几个die(裸片)即可创建产品、支持多个市场,像搭积木一样拼成台式机和服务器芯片”,彼时一位半导体产业投资人士直言:这将是对整个半导体行业的冲击。

近两年来,苹果公司与英特尔接连发布采用Chiplet理念设计的芯片;今年3月,英特尔、AMD、Arm、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta、微软等大厂共同成立UCIe产业联盟,计划建立统一的die-to-die互联标准,这被视为行业打通Chiplet产业化标准的关键一步。

同时在国内市场,制造、设计、封装与测试环节市场体量均有所增长,技术研发的活跃与精进为Chiplet技术方案落地、延续摩尔定律提供了可能。

本月8日,芯片IP设计企业芯原股份的2022年半年度业绩会上,董事长兼总裁戴伟民回答《科创板日报》记者提问表示:“公司有可能是全球第一批面向客户推出Chiplet商用产品的企业。”

尽管奎芯科技市场及战略副总裁唐睿认为,近期市场热捧Chiplet更多来自消息面的影响。但他在接受《科创板日报》记者采访时也表示,近几年国内Chiplet技术的产业化已经有了一定的实践和积累,包括AI芯片公司寒武纪、华为海思等已有产品推出。

唐睿本科毕业于复旦大学,取得美国东北大学集成电路方向博士,曾在甲骨文、苹果公司等知名芯片设计领域从事研发工作,后期负责过中国移动硅谷、京东方美国等公司的战略投资和全球商业拓展。如今,他看好Chiplet在中国市场的需求和发展,同其他四位合伙人,于去年创立了一家芯片IP设计公司。

唐睿表示,当前整体而言行业商业化仍处于摸索阶段。不过在过去的几年里,半导体技术层面一直在持续迭代、递进,“我们国家想在半导体领域有所突破,一个很自然的逻辑就是Chiplet的方向”。

未来,会有更多成熟Chiplet产品问世并广泛应用。此外,唐睿表示,Chiplet技术很可能催生半导体芯片产业的大变革,其影响程度或许不亚于上世纪80年代,芯片大厂经营模式从IDM到“Fabless + Foundry”的分化。

设计环节IP硬件化开辟新需求、新市场

芯片产业进入Chip3.0的时代,即以Chiplet为底层技术,重要标识之一是芯片设计企业数量将会明显增多,IP硬件化趋势明显。

这意味着,包括互联网公司在内的非传统芯片厂商,会进军芯片设计领域,以满足自身软件等的业务需求;而传统从事IP开发和授权业务的芯片设计公司,将开辟芯片硬件供应的业务模式。

越来越多的系统应用厂商将伴随Chiplet发展而显露的同时,唐睿表示,近年许多互联网公司也纷纷步入芯片设计领域,也表明他们有通过芯片自主设计,针对软件应用实现算力与算法结合的需求和想法,未来这些企业很可能会借助Chiplet的思路或方案。

据了解,谷歌、Meta、字节跳动、腾讯、快手等互联网公司都在打造自身的视频处理芯片。

唐睿介绍,此类芯片简单可分为标准件(比如互联IP)以及与上层图像识别、语音识别应用强绑定的算力die,而Chiplet技术能够让这两个部分实现设计上的耦合。“这些互联网公司做部分芯片设计,标准件外包,然后再将所有IP集成在一个硬件die当中,实现IP硬件化”。

对于传统芯片IP厂商来说,Chiplet的发展能够让其业务从IP授权转变为Chiplet芯片供应,即设计公司通过硬件和先进封装服务采购,从IP设计公司变为硬件企业。

这是一门好生意吗?

以芯原股份今年二季度业绩表现来看,占其63.14%营收的一站式芯片定制业务,引起了公司综合毛利率波动,从今年一季度的48.92%环比下降至35.38%。不过其Q2单季度业绩规模增加显著,营收环比增长16.32%,归属净利润增加251.39%。而此项业务正是未来公司Chiplet实现产业化的基础或雏形。

“IP授权在后期几乎是100%的毛利率,而硬件化后相当于将盘子做大,对企业个体来说,营收和净利润肯定是会增加的”。唐睿如是称。

唐睿判断,对半导体产业来说,“Chiplet不仅会带动芯原股份这样在数字核领域有较深布局的大企业发展,同时在互联IP部分同样会带来较大增量市场。不过目前在A股二级市场,尚无主营相关业务的标的”。

据了解,全球互联IP市场规模在2022年接近15亿美元,到2026年会接近30亿美元。中国市场占比逐年增加,从20%上升到27%。

大陆芯片制造、封装环节有机衔接不足 成当前Chiplet落地突出问题

目前业界认为,消费电子应用处理器、自动驾驶域处理器、数据中心应用处理器有望成为Chiplet率先落地的三个领域。以芯原股份为例,智能汽车领域是其重要的战略发展方向之一,从智慧座舱到自动驾驶技术均有布局。

“车用芯片领域作为一个新兴行业,特别是在国内,是一个很大的增量市场,而消费电子市场明显面临周期性下行,并且不同方案和厂商之间的竞争激烈,这或是芯原股份选择汽车市场的重要原因。”

唐睿表示,他看好的Chiplet率先实现应用的领域也在对算力要求较高的市场,尤其是数据中心、自动驾驶和智能座舱等。

不过,目前封装与测试方面的技术限制,可能会成为短期内Chiplet芯片“上车”的障碍。

相比SoC封装,Chiplet架构芯片的制作需要多个裸芯片。单个裸芯片失效,则会导致整个芯片失效,这要求封测公司进行更多数量的测试,以减少失效芯片带来的损失。

奎芯科技产品副总裁王晓阳认为,车规级芯片对安全性具有高要求,因此短期内,Chiplet的数据中心应用、消费电子类应用成为更加明确的市场。王晓阳曾任华为海思技术专家,曾任海光、Imagination、壁仞等知名公司芯片架构师。

不过,除了Chiplet技术本身的问题,当前技术落地一定程度上还受限于国内厂商对封装和晶圆制造环节的整合能力。王晓阳介绍,据其在业内了解,国内并不缺乏封装能力,长电科技、通富微电等封装厂商在技术层面已实现行业领先。

长电科技相关人士告诉《科创板日报》记者,公司当前具备Chiplet先进封装能力,包括2.5D、3D封装能力。2021年,全资子公司星科金朋已与客户共同开发了基于高密度Fan out封装技术的2.5D fcBGA产品,公司Chiplet相关订单还在逐步导入期。

通富微电方面也表示,公司具备Chiplet封装技术,2021年建成了2.5D/3D封装平台及超大尺寸FCBGA研发平台,可为客户提供晶圆级和基板级Chiplet封测解决方案,并且公司去年已大规模生产Chiplet产品。

王晓阳表示,国内的芯片设计领域创业公司,或是在CPU、GPU方面已经较为成熟的公司,在完成芯片设计环节,交由大陆晶圆厂商完成制造后,若没有通过台积电代为封装、转由其他封装厂商,实际生产中则会在产业链环节间的参数对接方面“产生很多麻烦”,比如微凸块Bump如何连结、矽穿孔TSV怎么打。

王晓阳表示,中国在先进封装领域需要通过国家政策层面的驱动,让上下游形成制造和封装产业链技术整合的观念。“如此未来一两年内,Chiplet在国内的落地才可能铺开,目前来看还需要一定时间”。

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