（圖片來(lái)源：Shutterstock EN）
鈦媒體App 8月8日消息，過(guò)去一周，受到芯片半導(dǎo)體“國(guó)產(chǎn)替代”影響，A股和港股半導(dǎo)體板塊強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)，華大九天上市6天累漲近3倍，芯原股份、通富微電、晶方科技、睿創(chuàng)微納等多股漲停。
8月5日掛牌的三只半導(dǎo)體新股中，模擬芯片廠商中微半導(dǎo)體（688380.SS）首日漲幅高達(dá)82.11%，廣立微（301095.SZ）漲幅達(dá)155.78%，存儲(chǔ)芯片廠商江波龍（301308.SZ)首日大漲77.83%。
截止周一（8日）開盤前，中芯國(guó)際港股上漲7.1%，中芯A股上漲4.4%；華虹半導(dǎo)體上漲5%；中證半導(dǎo)體ETF指數(shù)（CSI:H30184）則上漲6.8%，為四個(gè)月高位，一周內(nèi)漲幅高達(dá)14.2%，創(chuàng)2020年7月以來(lái)的首次。
與此同時(shí)，一個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新的先進(jìn)封裝技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域——Chiplet（小芯片，又稱“芯粒”）近期備受機(jī)構(gòu)投資者的關(guān)注。8月4日，阿里巴巴、英偉達(dá)宣布加入Chiplet生態(tài)的通用芯?；ミB（UCIe）聯(lián)盟；8月7日，國(guó)內(nèi)芯片IP公司芯原股份（688521.SH）在財(cái)報(bào)中披露，其有可能成為全球第一批面向客戶推出Chiplet商用產(chǎn)品的企業(yè)，基于此技術(shù)的5nm系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）目前已流片成功。
不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)還存在爭(zhēng)議。部分行業(yè)人士認(rèn)為，Chiplet對(duì)中國(guó)解決先進(jìn)芯片技術(shù)瓶頸具有重要意義，是中國(guó)市場(chǎng)換道超車重要技術(shù)路徑之一。甚至8月6日有文章稱Chiplet是“10年漲10倍的大機(jī)遇”。但清華大學(xué)專家卻指出，Chiplet只是先進(jìn)芯片制造工藝的“補(bǔ)充”，而不是替代品。
爭(zhēng)議中的Chiplet
Chiplet是在摩爾定律趨緩下的半導(dǎo)體工藝發(fā)展方向之一，也是一種芯片“模塊化”設(shè)計(jì)方法，還是異構(gòu)集成的封裝技術(shù)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Chiplet能將不同工藝節(jié)點(diǎn)、不同功能，甚至不同材質(zhì)的Chiplet，如同搭積木一樣，通過(guò)先進(jìn)封裝技術(shù)（如英特爾主推的EMIB、Foveros、Co-EMIB等封裝技術(shù)）集成在一起，從而形成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC)，以平衡芯片計(jì)算性能與成本。
與傳統(tǒng)的SoC方案相比，Chiplet模式具有設(shè)計(jì)靈活性、成本低、上市周期短三方面優(yōu)勢(shì)。
Chiplet最初是2015年，Marvell創(chuàng)始人周秀文在ISSCC 2015上提出MoChi（模塊化芯片）架構(gòu)概念，核心背景就是摩爾定律的放緩以及先進(jìn)芯片設(shè)計(jì)成本越來(lái)越高。隨后，AMD公司以實(shí)現(xiàn)性能、功耗和成本的平衡為目標(biāo)，率先將Chiplet應(yīng)用于商業(yè)產(chǎn)品中。
蘋果Chiplet專利與M1 Ultra芯片
隨后，科技巨頭們也嗅到了Chiplet技術(shù)的商業(yè)化前景。今年3月蘋果公司發(fā)布的自研M1 Ultra芯片，就是通過(guò)Chiplet封裝方案，將兩個(gè)M1 Max芯片互連，以實(shí)現(xiàn)更高的性能以及更經(jīng)濟(jì)的方案。而目前已有的Chiplet封裝技術(shù)還包括Organic Substrates、臺(tái)積電提出的Passive Interposer（2.5D)以及英特爾提出的Silicon Bridges等。
根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia的數(shù)據(jù)顯示，到2024年，Chiplet處理器芯片的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到58億美元，較2018年增長(zhǎng)9倍。到2035年，全球Chiplet芯片市場(chǎng)規(guī)模將有望擴(kuò)大到570億美元，較2024年增長(zhǎng)近10倍。
基于Chiplet的系統(tǒng)芯片示意圖（來(lái)源：IEEE會(huì)議）
“（Chiplet）解決7nm、5nm及以下工藝中，性能與成本的平衡，能降低較大規(guī)模芯片的設(shè)計(jì)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。”芯原股份CEO戴偉民在2020年世界計(jì)算機(jī)大會(huì)上表示。
對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，Chiplet技術(shù)的最大吸引力在于，它可以在降低成本下，實(shí)現(xiàn)不同工藝節(jié)點(diǎn)的芯片產(chǎn)品搭配，并通過(guò)添加或刪除Chiplet，來(lái)創(chuàng)建具有不同功能集的不同產(chǎn)品。
比如，一顆芯片內(nèi)部包含存儲(chǔ)、通信和NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）模塊，它可以搭配28nm、14nm、7nm不同節(jié)點(diǎn)，中間由I/O die互連，從而創(chuàng)造出與7nm芯片一樣的性能和作用，這有助于減少美國(guó)對(duì)先進(jìn)技術(shù)封鎖的影響。
戴偉民在今年6月的一場(chǎng)線上會(huì)議中表示，Chiplet技術(shù)能使中國(guó)構(gòu)建計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備核心的中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)的“戰(zhàn)略庫(kù)存”。
“Chiplet對(duì)中國(guó)解決（先進(jìn)芯片技術(shù)）瓶頸具有重要意義......這項(xiàng)技術(shù)為中國(guó)提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以囤積Chiplet處理器芯片，以便在后期需要時(shí)使用它們來(lái)生產(chǎn)更強(qiáng)大的處理器。”戴偉民表示。
中國(guó)計(jì)算機(jī)互連技術(shù)聯(lián)盟（CCITA）秘書長(zhǎng)、中科院計(jì)算所研究員郝沁汾接受媒體采訪時(shí)表示，中國(guó)可以采用28nm成熟工藝的芯片，通過(guò)Chiplet封裝方式，使其性能和功能接近16nm甚至7nm工藝的芯片性能。
在國(guó)內(nèi)，華為海思半導(dǎo)體是最早研究Chiplet技術(shù)的公司之一。隨后包括芯片IP公司芯原股份、國(guó)內(nèi)芯片封裝龍頭企業(yè)長(zhǎng)電科技(600584.SH)、通富微電、華天科技等企業(yè)，都在發(fā)力Chiplet技術(shù)。根據(jù)中國(guó)證券報(bào)的統(tǒng)計(jì)，A股中布局Chiplet的概念股有8只。
8月5日，長(zhǎng)電科技表示，2021年公司推出了支持Chiplet技術(shù)的扇出型封裝解決方案；芯原股份則表示，其計(jì)劃于2022年至2023年，繼續(xù)推進(jìn)高端應(yīng)用處理器平臺(tái)Chiplet方案的迭代研發(fā)工作，并通過(guò)客戶合作項(xiàng)目、產(chǎn)業(yè)投資等，持續(xù)推進(jìn)Chiplet在平板電腦、自動(dòng)駕駛、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化落地進(jìn)程。
不過(guò)，清華大學(xué)教授魏少軍卻認(rèn)為，Chiplet處理器芯片是先進(jìn)制造工藝的“補(bǔ)充”，而不是替代品。“其目標(biāo)還是在成本可控情況下的異質(zhì)集成。”
清華大學(xué)集成電路學(xué)院院長(zhǎng)吳華強(qiáng)也表示，Chiplet不是先進(jìn)芯片制造的替代品，但它們可能有助于中國(guó)建立“戰(zhàn)略緩沖區(qū)”，提高本地的性能和計(jì)算能力，以制造用于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器芯片。
綜合考慮成本、性能等多方面的因素，魏少軍認(rèn)為，Chiplet技術(shù)最大的應(yīng)用場(chǎng)景，主要包括計(jì)算邏輯與DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)）集成、手機(jī)領(lǐng)域通過(guò)Chiplet將多顆芯粒集成以節(jié)省體積、以及汽車、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。
Chiplet技術(shù)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)和接口方面，中國(guó)是追趕者。今年3月2日，英特爾聯(lián)合AMD、Arm、谷歌云、高通、Meta、微軟、三星、臺(tái)積電、日月光這10家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)組成UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）國(guó)際產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，意欲推動(dòng)Chiplet互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化、共建開放生態(tài)。目前包括阿里、芯原股份、芯耀輝等國(guó)內(nèi)企業(yè)也都加入其中。
中國(guó)科學(xué)院微電子研究所封裝中心副主任王啟東表示，Chiplet還有一些技術(shù)障礙需要克服。比如封裝14nm節(jié)點(diǎn)芯片以執(zhí)行7nm芯片功能，可能會(huì)增加40%的功耗。“即使我們能找到技術(shù)解決方案，另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何控制成本。我認(rèn)為現(xiàn)在沒(méi)有人對(duì)此非常清楚。”
魏少軍認(rèn)為，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)總體上還處在追趕的過(guò)程中，Chiplet的出現(xiàn)并不能帶來(lái)這一態(tài)勢(shì)的根本改變。不過(guò)，中國(guó)企業(yè)可以借助Chiplet更快地發(fā)展應(yīng)用，促使其向標(biāo)準(zhǔn)芯粒方向轉(zhuǎn)型。
內(nèi)憂外患下的關(guān)鍵時(shí)刻
“中國(guó)半導(dǎo)體的發(fā)展正面臨非常關(guān)鍵的時(shí)刻，可以用外憂內(nèi)患兩方面來(lái)解釋。”8月5日，魏少軍以線上視頻方式表示，以美國(guó)和西方對(duì)中國(guó)的打壓作為重要的標(biāo)志，外部形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。從國(guó)內(nèi)來(lái)看，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展也正進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻。
中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院今年6月發(fā)布的一篇論文中指出，中國(guó)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)在全球競(jìng)爭(zhēng)格局中長(zhǎng)期受到邊緣化威脅，據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，近年來(lái)中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，在2020年總數(shù)量已達(dá)到2218家，但真正有市場(chǎng)影響力和生態(tài)話語(yǔ)權(quán)的企業(yè)鳳毛麟角。
隨著全球通貨膨脹、俄烏沖突、國(guó)內(nèi)疫情、美國(guó)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的打壓等，整體的市場(chǎng)需求出現(xiàn)萎縮，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也受到了較大的影響。
美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，6月份半導(dǎo)體銷售額同比增長(zhǎng)13.3%，低于5月份的18%。這是連續(xù)第6個(gè)月增速放緩，也是自2018年以來(lái)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次。調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner表示，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，芯片銷售的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)低于預(yù)期，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)正在進(jìn)入疲軟期，并將持續(xù)到2023年，屆時(shí)半導(dǎo)體收入預(yù)計(jì)將下降2.5%。
數(shù)據(jù)顯示，2022年全球經(jīng)濟(jì)前景迅速惡化，芯片銷售也隨之放緩。
芯片銷售與全球經(jīng)濟(jì)走勢(shì)關(guān)系（來(lái)源：SIA、世界銀行）
“中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)將面臨一個(gè)從量變到質(zhì)變的關(guān)鍵臨界點(diǎn)。”上述文章認(rèn)為，中國(guó)需要利用市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)來(lái)發(fā)展芯片設(shè)計(jì)，尤其是模擬芯片和功率半導(dǎo)體等具有發(fā)展機(jī)遇的領(lǐng)域，并且提升本土軟件生態(tài)系統(tǒng)培育能力，將國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)集中一起構(gòu)建中國(guó)產(chǎn)業(yè)。
根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)總營(yíng)收更是在2021年首次突破萬(wàn)億大關(guān)，同比增長(zhǎng)18.2%，達(dá)到了10458.3億元。但同時(shí)，中國(guó)依然是全球最大的芯片進(jìn)口國(guó)，占據(jù)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的1/3。
對(duì)于內(nèi)憂外患下的關(guān)鍵時(shí)刻，中信證券認(rèn)為，當(dāng)前正處于全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的大變革階段，一方面在各國(guó)加大政策補(bǔ)貼背景下，產(chǎn)能擴(kuò)張持續(xù)加碼，擴(kuò)產(chǎn)潮下設(shè)備企業(yè)受益顯著；另一方面在施加外部限制背景下，供應(yīng)鏈安全得到重點(diǎn)關(guān)注，本土設(shè)備材料零部件供應(yīng)商更多承接本土需求，獲得持續(xù)份額提升。
“有望加速國(guó)產(chǎn)設(shè)備、零部件的研發(fā)、驗(yàn)證，建議關(guān)注國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)下設(shè)備、零部件的發(fā)展機(jī)遇。”中信證券表示。（本文首發(fā)鈦媒體App，作者｜林志佳）
