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Chiplet技术发展历程与现状分析及合明科技芯片清洗剂介绍

Chiplet技术通过将复杂的单芯片系统分解为多个小型、模块化的芯粒,再借助先进封装集成,已成为应对摩尔定律放缓、持续提升芯片性能的关键路径。下面这张表格梳理了其发展的关键阶段和核心驱动力,帮助你快速了解:

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时间阶段发展特点与关键进展技术/生态驱动力
~2015年- 1995年,Intel在Pentium Pro中首次将CPU与L2 Cache分离制造再封装。- 先进封装(如MCM)作为权宜之计。
概念雏形期- 2015年,Marvell提出MoChi(模块化芯片) 架构。
2017年~2021年- AMD 率先在EPYC服务器CPU中成功实现Chiplet商业化。- 高性能计算需求推动架构创新。
商业落地期- Apple推出M1 Ultra芯片,通过UltraFusion封装连接两枚M1 Max芯粒。- 经济效益:分离制造不同功能的芯粒,使用最适合的工艺,显著降低成本。
2022年至今- UCIe(通用芯粒互连 Express)联盟成立,制定全球互连标准。- 接口标准化(UCIe)实现不同厂商芯粒的互通互用。
生态建设与爆发期- 中国发布《小芯片接口总线技术要求》。- 设计范式升级:从单点优化的DTCO迈向系统级协同的STCO。

- 应用扩展至AI加速器、汽车电子等领域。

发展缘由:为何需要Chiplet?

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Chiplet的兴起,是技术瓶颈和经济效益共同作用下的必然选择。

  • 摩尔定律的“失效”:大约在28nm工艺节点之后,晶体管微缩带来的成本下降趋势基本停止,继续追求更先进的制程,不仅技术难度呈指数级增加,经济成本也急剧攀升。单纯依靠工艺进步来提升芯片性能的道路变得越来越艰难。

  • “规模经济”转向“范围经济”:传统SoC(系统级芯片)将所有功能集成于一体,设计复杂、成本高昂,且一旦制造完成功能便固定。Chiplet则将大芯片拆分为功能单一的芯粒,这些芯粒可以被视为可复用的“硬核IP”。同一个芯粒(如计算核心)可以在多款不同产品中重复使用,极大降低了设计和验证成本,提升了开发灵活性

  • 异构集成的胜利:一个复杂的SoC中,并非所有部分都能同样受益于最先进的制程。例如,I/O部分和模拟电路使用成熟工艺更具性价比;而计算核心则迫切需要先进工艺来提升性能。Chiplet允许为芯片的不同部分精准选择最合适的工艺,然后通过先进封装技术集成,实现最佳的性能、功耗和成本平衡

 技术核心与当前发展

目前,Chiplet技术已形成从设计、制造到封装的完整技术体系。

  • 互连标准:生态的基石

    • UCIe标准已成为全球公认的生态核心。它旨在像USB标准一样,让不同公司、不同工艺制造的芯粒能够“即插即用”。除了UCIe,还存在BoW等标准,以满足不同性能和成本需求的应用

    • 中国也推出了自主的《小芯片接口总线技术要求》标准(由CCITA制定),旨在构建本土生态

  • 先进封装:芯粒的“粘合剂”
    Chiplet的性能高度依赖于封装技术提供的互联带宽和密度。目前主要形成两大技术路径:

    • 晶圆厂阵营:以台积电的CoWoS等为代表,通过在硅中介层上布线,提供极高密度的互联,性能优异但成本较高

    • 封装厂阵营:以日月光等公司为代表,提供更具成本效益的方案,如使用有机基板或硅桥技术

  • 设计变革:从DTCO到STCO
    随着系统复杂度提升,设计焦点正从传统的“设计-工艺协同优化”迈向 “系统技术协同优化” 。这意味着需要协同优化芯片、封装、系统甚至散热,对EDA工具和设计方法提出了全新挑战

 应用与未来趋势

Chiplet技术正从高端领域向更广阔的市场扩展。

  • 当前应用高地:AI与数据中心
    对于追求极致算力的AI芯片,Chiplet几乎是必然选择。英伟达、AMD、博通等公司的顶级AI加速器都广泛采用该技术。Arm也推出了基于Chiplet的计算子系统平台,帮助更多公司以更低成本和风险开发定制化AI芯片

  • 未来市场潜力:汽车与6G通信
    据Omdia预测,到2035年全球Chiplet市场规模有望增长至570亿美元。未来,该技术将向对可靠性要求极高的汽车电子领域渗透,并有望在未来的6G通信系统中扮演重要角色

  • 生态模式:从“封闭”走向“拼多多”
    芯原半导体总裁代文亮指出,Chiplet生态正从英伟达式的全封闭模式,转向以开放标准为纽带的 “拼多多模式” 。在这种模式下,芯片设计者可以像在购物平台挑选商品一样,集成来自不同供应商的标准化芯粒,极大地促进了产业链的分工与合作

希望以上分析能帮助你全面了解Chiplet技术。


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