近年來，Chiplet儼然已成為芯片行業(yè)進入下一個關鍵創(chuàng)新階段，并延續(xù)“摩爾定律”的一個絕佳技術選擇。

AMD、臺積電、英特爾、Marvell等芯片巨頭憑借敏銳的嗅覺以及強勁的技術實力，紛紛入局。Chiplet的新賽道下，從這些芯片巨頭們各自為戰(zhàn)，到向行業(yè)標準化“靠攏”，處處暗流涌動。


Chiplet為何站上風口?

當前，隨著芯片工藝制程節(jié)點的持續(xù)演進，短溝道效應以及量子隧穿效應帶來的發(fā)熱、漏電等問題愈發(fā)嚴重，追求經濟效能的“摩爾定律”日趨放緩。

先進制程下高昂的芯片研發(fā)、制造費用也給Fabless公司帶來了巨大的成本壓力與投資風險，這迫使人們尋求性價比更高的技術路線來滿足產業(yè)界日益增長的對芯片性能的需求。

在此背景下，產業(yè)開始轉向以先進封裝為代表的新賽道，伴隨著先進封裝而出現的第一個新概念就是Chiplet，業(yè)內又稱芯粒或小芯片。

傳統上，為了開發(fā)復雜的SoC產品，供應商需要設計一種將所有功能集成在同一芯片上的芯片。在隨后的每一代中，芯片的功能數量都急劇增加，尤其是在最新的7nm、5nm、3nm節(jié)點上，成本和復雜性飆升。

而Chiplet的原理是將原本一塊復雜的SoC芯片，從設計時就按照不同的計算單元或功能單元對其進行分解，然后每個單元選擇最適合的工藝制程進行制造，再將這些模塊化的裸片互聯起來，通過先進封裝技術，將不同功能、不同工藝制造的Chiplet封裝成一個SoC芯片。

由于分解后的芯粒可以分離制造，可以采用不同的工藝。對于工藝提升敏感的模塊如CPU，可以采用先進制程生產，而對于工藝提升不敏感的模塊比如IO部分，則可以采用成本較低的成熟制程制造，以此來降低成本。

簡單來講，Chiplet旨在將大芯片“化整為零”，單顆Chip本質上是IP硬件化，Chiplet封裝可以看作是多顆硬件化的IP的集成。后續(xù)Chiplet芯片的升級，可以選擇僅升級部分IP單元對應的Chip，部分IP保留——從而實現一種新形式的IP復用，既可以借助生產規(guī)模獲得更低成本，還能夠大幅縮短產品上市周期。

據Omdia報告，預計到2024年，Chiplet市場規(guī)模將達到58億美元，2035年將超過570億美元，市場規(guī)模將迎來快速增長。


首個國內Chiplet技術標準發(fā)布

2022年12月16日，在第二屆中國互連技術與產業(yè)大會上，國內集成電路領域相關企業(yè)和專家共同主導制定的《小芯片接口總線技術要求》團體標準，也是國內首個原生Chiplet技術標準，正式面向世界發(fā)布。

算上此前英特爾領銜，AMD、Arm、臺積電、三星等十個芯片巨頭加入制定的UCIe標準，全球已有兩個小芯片技術標準。同時，眾多科技巨頭入局小芯片，比如蘋果發(fā)布的M1 Ultra，采用的就是chiplet技術，將兩枚M1 Max芯片“粘連”而成。

發(fā)布小芯片標準有何大意義？

首先，從行業(yè)背景來說。

在摩爾定律趨緩下，小芯片技術是半導體工藝發(fā)展的一個有效方向，更會是日后芯片企業(yè)間競爭的關鍵地帶。從全球情況來看，世界各地的科技巨頭紛紛入局，無疑讓小芯片成為了世界芯片產業(yè)的焦點和新的機會。

在新機會面前，國外企業(yè)制定小芯片標準，解決互連接口的標準問題，可以抱團取暖尋求新的發(fā)展機遇。但是，國外的標準不一定適合中企，而中企又迫切需要屬于自己的原生Chiplet技術標準。

如此背景下，國內首個小芯片標準才會應運而生，將為國內芯片企業(yè)解決關鍵技術問題，也會為國內芯片產業(yè)帶來巨大發(fā)展機遇。

其次，從產業(yè)發(fā)展角度來說。

chiplet目前還是屬于新興技術領域，許多芯片企業(yè)入局后，會涉及到多家同時在做各種功能芯片的各類設計、互連、接口。這就要制定標準讓行業(yè)形成統一，如果沒有統一的標準，市場和生態(tài)是做不大的，也不利于整個產業(yè)鏈的健康發(fā)展。

國內有了自己的小芯片標準后，便利于行業(yè)的規(guī)范和快速發(fā)展，而未來也可以促進這份標準，成為行業(yè)內的主流。一旦自己的標準率先制定并被更多應用，那么，在該行業(yè)內就占據了主導優(yōu)勢。

其實道理很簡單，以前美企能在芯片市場上占據優(yōu)勢，主要是因為他們先制定了標準，再而成為行業(yè)標準。在之后的技術和專利的研發(fā)中，依靠先前的標準，美企占了較大先天優(yōu)勢。

第三，從技術發(fā)展角度來說更需要它。

眾所周知，因為客觀因素，國內研發(fā)先進制程受到影響。想要打破這一局面，走Chiplet這條路可行性更高，為了更利于中企應用該技術，國內也需要建立屬于自己的Chiplet技術標準。

雖然，Chiplet暫時不能替代以光刻機的演進為主方向的傳統工藝路線，但在一些特定的場景下，Chiplet技術結合成熟制程工藝，已做到“小于等于”先進制程工藝。

另外，傳統工藝下設計、流片費用變得越來越高昂，流片成功率也變得越來越低，導致整個芯片成本也在不斷提升。而chiplet技術的應用，可以在同等制造工藝中，讓芯片達到更高良率、更低成本。

隨著小芯片技術的不斷發(fā)展，能夠應用的領域會越來越多，也會成為未來的技術趨勢和必然選擇。因此，建立屬于自己的Chiplet技術標準，意義就顯得更大了。


Chiplet拉動先進封裝、半導體測試需求

本土 IC 設計企業(yè)增多，增大下游封測需求。我國的集成電路設計產業(yè)發(fā)展起點較低， 但依靠著巨大的市場需求和良好的產業(yè)政策環(huán)境等有利因素，已成為全球集成電路設計 產業(yè)的新生力量。從產業(yè)規(guī)模來看，我國大陸集成電路設計行業(yè)銷售規(guī)模從 2010 年的 550.0 億元增長至 2022 年的 5,345.7 億美元，年復合增長率約為 20.87%；而本土產業(yè) 鏈的逐步完善，也為國內初創(chuàng)芯片設計公司提供了晶圓制造支持，疊加產業(yè)資金與政策 支持，以及海外人才回流，我國芯片設計公司數量快速增加。據中國半導體行業(yè)協會數 據，自 2010 年以來，我國芯片設計公司數量大幅提升，2010 年僅為 582 家，2022 年增 長至 3,243 家，2010-2022 年年均復合增長率約為 15.39%。不斷擴大的集成電路設計市 場規(guī)模與不斷增加的 IC 設計企業(yè)數量也增大對下游半導體封裝、測試需求，推動我國 集成電路封測產業(yè)發(fā)展。

封測為我國集成電路領域最具競爭力環(huán)節(jié)，共有四家廠商營收進入全球前十。目前我國 集成電路領域整體國產自給率較低，尤其是在半導體設備、材料與晶圓制造等環(huán)節(jié)，與 國際領先水平差距較大，而封測為我國集成電路領域最具國際競爭力的環(huán)節(jié)。近年來， 以長電為代表的幾家國內封測龍頭企業(yè)通過自主研發(fā)和并購重組，在先進封裝領域不斷 發(fā)力，現已具備較強的市場競爭力，有能力參與國際市場競爭。據芯思想研究院，2022， 中國大陸有 4 家企業(yè)進入全球封測廠商前十名，分別為長電科技、通富微電、華天科技 和智路封測、全年營收分列全球第 3、第 4、第 6 和第 7 位。

先進封裝技術是 Chiplet 的基礎，Chiplet 方案大概率會采用先進封裝，推動先進封裝 發(fā)展。

Chiplet 提升半導體測試需求，利好下游封測廠商、半導體獨立測試廠商和測試設備供 應商。Chiplet 通過將多個裸芯（die）進行堆疊合封的先進封裝，通常使用較為復雜的 芯片。由于在 Chiplet 中封裝了多個 die，為確保正常運行，需要對 Chiplet 進行全檢， 以確保每一個裸芯片都能正常工作，此外需通過邊界掃描(Boundary Scan)測試，才能 確保多個裸芯（die）互聯的可靠性。

中芯國際在其 2020 年的技術發(fā)展性報告中說道： 以 Chiplet 技術生產芯片的可測試性是一個挑戰(zhàn)，特別是一旦這些小系統被封裝在一起， 只有數量較少的測試引線可以延伸到封裝外；因此，測試必須分階段進行，先測試單個 的芯片，然后測試封裝后的完整系統。由此可見，Chiplet 既要對每一個裸芯片進行測 試，也要對裸芯片下的互聯進行測試，因此會增大對半導體封測、半導體封測設備的需 求。并對測試設備的數量和性能都提出更高要求，利好封測企業(yè)、半導體獨立測試廠商與半導體測試設備供應商。


IC載板是先進封裝的關鍵材料，國產替代前景廣闊

IC 載板是先進封裝的關鍵材料，下游應用廣泛。IC 封裝基板（IC Package Substrate， 又稱 IC 載板）是先進封裝所采用的一種關鍵專用基礎材料，它用于建立 IC 與 PCB 之間 的信號連接，此外還起到保護、支撐、散熱以及形成標準化的安裝尺寸的作用。IC 載板 作為一種高端 PCB 板，具有高密度、高精度、小型化和輕薄化的特點，廣泛應用于移動 終端、通信設備、服務/儲存等下游應用領域。

價值占比：IC 載板為半導體封裝中價值量占比最大的耗材。ABF/BT 載板原材料被海外企業(yè)壟斷，原料供應瓶頸制約行業(yè)產能擴張。按照封裝材料不 同，IC 載板可分為硬質基板、柔性基板和 IC 載板，硬質基板又可進一步分為 BT、ABF 和 MIS 載板。目前 ABF 載板與 BT 載板生產所需的重要原材料——ABF/BT 有機樹脂被日 本頭部企業(yè)壟斷，原材料供給較為緊缺。主要原材料的供應短板也制約了行業(yè)產能擴張， 預計行業(yè)供不應求局面有望持續(xù)較長時間。

從 IC 載板發(fā)展過程看， 行業(yè)基本遵循“日本-韓國-中國臺灣-中國大陸”的產業(yè)轉移路徑。目前全球 IC 載板產 能集中在東亞地區(qū)，但由于我國在該領域起步較晚，目前日、韓、臺企業(yè)仍占據行業(yè)主 導地位，在技術儲備、產能規(guī)模、收入與利潤等方面全方位領先大陸廠商。

先進封裝拉動 IC 載板需求增長。IC 載板在高端封裝領域已取代傳統引線框架，成為封 裝過程中的必備材料。先進封裝增加 IC 載板的層數，有效拉動行業(yè)增長，而 Chiplet 封裝技術也大大增加了 ABF 載板的需求面積，帶動 ABF 載板需求提升。據 Prismark 統 計，，2021 年全球 IC 封裝基板行業(yè)規(guī)模達到 142 億美元，同比增長近 40%，預計 2026 年將達到 214 億美元（約 1474 億元），2021-2026 年 IC 載板 CAGR 為 8.6%。國內方面， 預計 2025 年國內 IC 載板市場規(guī)模將達到 412.4 億元，占全球比重接近 30%。