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一、后摩尔时代Chiplet芯片工艺

1. 什么是 Chiplet 工艺?

Chiplet 俗称芯粒,又名小芯片组。它是将一类满足特定功能的 die,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,进而形成一个系统芯片。Chiplet 工艺的出现,延缓了摩尔定律失效、放缓工艺进程时间,是后摩尔时代芯片性能升级的理想解决方案。

2. Chiplet技术引领行业新变革

SoC 技术对先进的纳米工艺存在较高依赖。目前,市面上主流技术为 SoC(英文全称 System-on-a-Chip),是将多个负责不同功能的电路块通过光刻的形式,制作到同一片芯片 die 上,主要集成了 CPU、GPU、DSP、ISP 等不同功能的计算单元和诸多的接口 IP。长期以来,半导体行业始终遵循摩尔定律发展,通过芯片制造工艺迭代来不断提升芯片性能。与此同时,纳米工艺也由原来的 28nm 逐步降至 5nm、3nm 级,纳米工艺已经接近物理极限。此外,随着晶体管密度的增加,高集成度下,功耗、供电、散热等方面均面临着巨大挑战。因此,在 SoC 技术高研发成本和难度压力下,行业急需新的解决方案延续“摩尔定律”的“经济效益”。

Chiplet 技术是 SoC 集成发展到后摩尔时代后,持续提高集成度和芯片算力的重要途径。与 SoC 技术结构不同,Chiplet 通过将功能丰富且面积较大的芯片 die 拆分为多个芯粒,同时将这些具有特定功能的芯粒进行先进封装,极大程度上提升了设计灵活性。与传统 SoC 对比来看,Chiplet 在功耗、上市周期以及成本等方面具有明显优势,能够有效解决纳米工艺物理极限所带来的限制。

3. Chiplet技术应对美国芯片法案

美国《芯片和科学法案》迫使芯片国产化进行加速期。2022 年 8 月 9 日,美国《芯片和科学法案》正式签署。该法案明确规定,未来将为美国半导体研发、制造以及劳动力发展提供 527 亿美元补贴,同时限制相关企业 10 年内不得在中国增产 28nm 以下级别先进制程芯片。美国对于芯片“脱钩断链”的推动,直接导致国内在芯片制程的关键节点受到限制。在此背景下,通过先进封装工艺能够实现芯片性能的快速提升,Chiplet 工艺技术或将成为芯片性能突破的关键。

投顾姓名:陈定柱;执业编号:A1120120060007

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