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【观点分享】魏少军：Chiplet只是芯片先进工艺的补充
发布时间： 2022/6/2 9:10:53 | 241 次阅读
相较国际先进水平，中国集成电路产业总体还处在追赶的过程中，Chiplet的出现并不能带来这一态势的根本改变。 清华大学教授、中国半导体行业协会副理事长魏少军近日接受财新专访时坦言，不管Chiplet怎么发展，它还是要先有Chip（芯片），所以其目标还是在成本可控情况下的异质集成，只能是先进工艺的补充。图：视觉中国 处于风口当中的Chiplet技术，正被不少业内人士视为摩尔定律放缓之后、中国半导体企业弯道超车的机会。尤其是华为被美国制裁、先进芯片受制之后，Chiplet备受市场关注。清华大学教授、中国半导体行业协会副理事长魏少军近日接受财新专访时坦言，不管Chiplet怎么发展，它还是要先有Chip（芯片），所以其目标还是在成本可控情况下的异质集成，只能是先进工艺的补充。 Chiplet 即“小芯片”或“芯片粒”，是芯片制造领域近年来受到热议的一种技术路线，通过把不同芯片的能力模块化，利用新的设计、互联、封装等技术，在一个封装的产品中使用来自不同技术、不同制程甚至不同工厂的芯片。随着每18个月芯片性能提升一倍的摩尔定律在近年放缓，业内普遍认为，Chiplet是后摩尔时代集成电路的发展路线之一，可以降低制造成本、提升效率。 魏少军认为，Chiplet的兴起与摩尔定律的发展并没有必然联系，其基本概念十几年前就已经出现。他介绍，2006年，中国半导体行业协会加入世界半导体理事会（WSC）时，其成员已经签署了一个多芯片封装协议（Multi-Chip Package，MCP）。后来，随着技术的不断发展，MCP演进为多元件集成电路（Multi-Component IC，MCO）。Chiplet实际上就是MCO。 他指出，Chiplet应用有其特定的背景要求，从技术角度看，如果可以将系统功能都集成在单个芯片时，通常不会去做Chiplet。 成本也是一个需要考虑的因素。魏少军认为，除非该企业之前已经有了一些成熟的芯片，而新的芯片和这些已有芯片的集成可以带来功能的提升和收益的增加，否则在一个企业内部，要用不同的工艺去开发多颗芯片并终用来实现Chiplet，应该不是一个合理的技术路线。 他认为，要同时研发多个芯片，且不说研发费用要翻倍，而且在量产时，每颗芯片的成品率乘起来，就会导致终Chiplet产品的成品率大幅下降。假设Chiplet包含5颗芯片（芯粒），每颗芯粒的成品率都是90%，则5颗芯粒集成后产品的成品率就会下降到60%。 综合考虑成本、性能等多方面的因素，魏少军认为，Chiplet大的应用场合是“需要”采用异质集成的场合，例如将计算逻辑与DRAM（动态随机存储）集成，以克服存储墙；其次是体积严重受限的应用，例如在手机中，通过Chiplet将多颗芯粒集成到一个腔体内，以节省体积；再次是使用环境恶劣的场合，例如汽车、工业控制、物联网等场合。 “不管用于哪种应用，Chiplet都要充分考虑性能、功耗、成本和体积等的平衡，所获得的收益一定要大于Chiplet实现的代价。”他强调。 魏少军认为，当前Chiplet面临着芯片设计系统思维、设计工具、制造材料、成本等多方面挑战，不能简单地认为，Chiplet具备降低系统复杂度、提升芯片良率、在摩尔定律之外推动芯片性能提升等好处。“事实上，从设计的角度看，Chiplet的系统复杂度在提升的同时，成品率反而在下降，而且Chiplet的性能终还是取决于性能高的那颗芯片，它不可能实现在摩尔定律之外推动芯片性能提升。”魏少军直言。 整体来看，随着市场对“集成”的要求增高、各种应用的不断普及，Chiplet未来有很大的市场空间。市场研究机构Omdia预计，在制造过程中使用Chiplet的新器件球市场规模将在2024年扩大到58亿美元，比2018年的6.45亿美元增长了9倍。到2035年，其市场规模将进一步达到570亿美元。 魏少军认为，Chiplet的出现给芯片行业开辟了一片新的天地，后续很可能会出现一种新的商业模式，即通过集成标准芯粒来构建专用芯片的企业。这也是一些国际大厂打造Chiplet标准的原因。通过标准的设立，可以把自己生产的芯片变成Chiplet企业使用的“标准产品”，被不断地集成到各种终应用中，从而扩大自己的市场。 3月，AMD、Arm、英特尔、高通、三星、台积电、微软、谷歌、Meta、日月光十家半导体产业上下游企业组成UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）产业联盟，意欲推动Chiplet互联标准规范化、共建开放生态。 中国要不要发展自己的Chiplet标准？魏少军认为，若从应用的角度去考虑如何采用第三方芯粒来实现集成，重点是芯粒的集成而不是芯粒的设计，那么采用业界成熟的标准成为必然；若从芯粒的发展去考虑，重点是芯粒的设计，那么结合自己的芯粒定义和发展自己的通信和互联就成为一个需要考虑的问题，即定义自己的Chiplet标准。 “是否要制定中国自己的Chiplet标准取决于产业发展的需求，更取决于自身产业发展的水平。”魏少军直言，超出产业发展的实际情况制定标准，通常会落入“为了标准而标准”的陷阱。 魏少军认为，中国集成电路产业总体上还处在追赶的过程中，Chiplet的出现并不能带来这一态势的根本改变。“如果说我们今天的芯片设计主要依赖国外的IP核及EDA（电子设计自动化）工具，那么在Chiplet时代，我们用到的芯粒和EDA工具还是依赖国外厂商。更为悲观的看法是Chiplet的出现会使中国企业在价值链的位置上进一步向下游偏移，过去20年在芯片设计上的积累会被削弱。”不过，魏少军也指出，中国企业亦可在Chiplet上有所作为，比如中国企业可以借助Chiplet更快地发展应用，Chiplet可能促使中国企业向标准芯粒方向转型。