Chiplets（芯片堆疊）并不新鮮。其起源深深植根于半導(dǎo)體行業(yè)，代表了設(shè)計(jì)和制造集成電路的模塊化方法。為了應(yīng)對(duì)最近半導(dǎo)體設(shè)計(jì)復(fù)雜性日益增加帶來的挑戰(zhàn)，chiplet的概念得到了激發(fā)。以下是有關(guān)chiplet需求的一些有據(jù)可查的要點(diǎn)：

集成電路 (IC) 的復(fù)雜性：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)和制造大型單片 IC 的復(fù)雜性也隨之增加。這導(dǎo)致了良率、成本、技術(shù)資源和上市時(shí)間方面的挑戰(zhàn)。

摩爾定律：半導(dǎo)體行業(yè)一直遵循摩爾定律，該定律表明微芯片上的晶體管數(shù)量大約每?jī)赡昃蜁?huì)增加一倍。晶體管密度的不斷擴(kuò)大給傳統(tǒng)的單片設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。

多樣化的應(yīng)用：不同的應(yīng)用需要專門的組件和功能。chiplet不是創(chuàng)建試圖滿足所有需求的單片芯片，而是允許創(chuàng)建可以以混合搭配方式組合的專用組件。

成本和上市時(shí)間考慮因素：開發(fā)新的半導(dǎo)體工藝技術(shù)是一項(xiàng)昂貴且耗時(shí)的工作。Chiplet 提供了一種利用某些組件現(xiàn)有成熟流程的方法，同時(shí)專注于特定功能的創(chuàng)新。chiplet還有助于新工藝技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)樾酒叽绾蛷?fù)雜性只是單片芯片的一小部分，從而簡(jiǎn)化了制造和產(chǎn)量。

互連挑戰(zhàn)：隨著組件之間距離的增加，傳統(tǒng)的單片設(shè)計(jì)面臨互連性方面的挑戰(zhàn)。chiplet可以提高模塊化性并簡(jiǎn)化互連性。

異構(gòu)集成：chiplet可以將不同的技術(shù)、材料和功能集成在一個(gè)封裝上。這種方法稱為異構(gòu)集成，有助于組合不同的組件以實(shí)現(xiàn)更好的整體性能。

行業(yè)合作：chiplet的開發(fā)通常涉及不同半導(dǎo)體公司和行業(yè)參與者之間的合作。標(biāo)準(zhǔn)化工作，例如由通用 Chiplet 互連快速聯(lián)盟 (UCIe) 等組織領(lǐng)導(dǎo)的用于 Chiplet 集成的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

底線：chiplet的出現(xiàn)是為了解決半導(dǎo)體行業(yè)日益增加的復(fù)雜性、成本、上市時(shí)間和人員壓力所帶來的挑戰(zhàn)。基于chiplet的設(shè)計(jì)的模塊化和靈活特性允許更高效和可定制的芯片集成，有助于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，更不用說多源芯片的能力了。

Chiplet對(duì)英特爾的影響

英特爾確實(shí)充分利用了chiplet，這是其 IDM 2.0 戰(zhàn)略的關(guān)鍵。

主要有兩點(diǎn)：

英特爾將使用chiplet在4年內(nèi)交付5個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)，這是IEDM 2.0戰(zhàn)略的一個(gè)重要里程碑（intel 7、intel 4、intel 3、intel 20A、intel 18A）。

英特爾使用chiplet為內(nèi)部產(chǎn)品開發(fā)了intel 4 工藝。英特爾開發(fā)的 CPU chiplet比歷史上的單片 CPU 芯片更容易實(shí)現(xiàn)。Chiplet 可用于更快地提升進(jìn)程，英特爾無需為復(fù)雜的 CPU 或 GPU 執(zhí)行完整的進(jìn)程即可取得成功。然后，英特爾可以為代工廠客戶發(fā)布新的工藝節(jié)點(diǎn)（英特爾 3），這些客戶可以設(shè)計(jì)單片或基于chiplet的芯片。英特爾也在 20A 和 18A 上這樣做，因此這是 4 年里程碑中的 5 個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然，這一成就值得商榷，但我認(rèn)為沒有理由這樣做。

當(dāng)業(yè)務(wù)需要時(shí)，英特爾將使用chiplet來外包制造（臺(tái)積電）。

英特爾與臺(tái)積電簽署了歷史性的chiplet外包協(xié)議。這是一個(gè)明確的概念證明，讓我們回到 FinFET 時(shí)代之前所享受的多源代工業(yè)務(wù)模式。我不知道英特爾是否會(huì)在 N3 節(jié)點(diǎn)之外繼續(xù)使用臺(tái)積電，但這一點(diǎn)已經(jīng)明確了。我們不再受單一芯片制造來源的束縛。

英特爾可以利用這種概念驗(yàn)證（使用來自多個(gè)代工廠的chiplet并將其打包）來獲得代工廠商機(jī)，其中客戶希望獲得多個(gè)代工廠的自由。英特爾是第一家這樣做的公司。

臺(tái)積電如何看待Chiplet？

主要有兩點(diǎn)：

通過chiplet，臺(tái)積電避免了 M 字（monopoly）。

使用chiplet，客戶理論上可以從多個(gè)來源獲得他們的芯片。最后我聽說臺(tái)積電不會(huì)封裝其他代工廠的芯片，但如果像英偉達(dá)這樣的巨頭要求他們這樣做，我相信他們會(huì)的。

Chiplet 將挑戰(zhàn)臺(tái)積電，而臺(tái)積電始終迎接挑戰(zhàn)，因?yàn)樘魬?zhàn)伴隨著創(chuàng)新。

TSMC 通過其3D Fabric全面系列的 3D 硅堆疊和先進(jìn)封裝技術(shù)快速響應(yīng)chiplet。如今chiplet面臨的最大挑戰(zhàn)是支持生態(tài)系統(tǒng)，這就是臺(tái)積電的生態(tài)系統(tǒng)。

回到最初的問題“Chiplet 對(duì)英特爾和臺(tái)積電有何顛覆性？” 非常如此。我們正處于自 FinFET 以來從未見過的半導(dǎo)體制造顛覆的開端。現(xiàn)在，所有純晶圓代工廠和 IDM 代工廠絕對(duì)都有機(jī)會(huì)分得世界所依賴的芯片。

來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察

審核編輯：湯梓紅