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AMD、臺積電聯手的3D Chiplet面世,Chiplet技術能否引領中國半導體產業實現質的突破

        近期,AMD發布了其實驗性的產品,即基于3D Chiplet技術的3D V-Cache。該技術使用臺積電的3D Fabric先進封裝技術,成功地將含有64MB L3 Cache的Chiplet以3D堆疊的形式與處理器封裝在了一起。隨著芯片節點逐漸逼近物理極限,AMD、臺積電聯手發布的3D Chiplet技術面世也使得人們對于Chiplet的技術也愈發關注。隨著后摩爾時代的來臨,以Chiplet為代表的先進封裝將成為芯片性能提升的主要推動力,甚至引領中國半導體產業實現質的突破。然而,漫漫長路,Chiplet的發展是否能真的如愿?


Chiplet能為半導體產業帶來諸多利好

        在半導體工藝進入 28 nm 節點后,新制程的研發成本呈指數級增長,芯片工藝提升越來越困難,片上系統SoC設計面臨諸多挑戰。而Chiplet的出現,能夠為SoC的設計提供一種新的結構?!皬奈锢矶藖碚f,Chiplet就是一顆商品化的、具有特定功能的,好比存儲器、運算器、控制器等功能的裸芯片。從系統端來說,Chiplet就像樂高積木的高科技版本。首先,將復雜SoC進行解構,然后開發出多種具有單一特定功能,可進行模塊化組裝的裸芯片,實現數據存儲、計算、信號處理、數據流管理等不同功能。其次,再以此為基礎,建立一個裸芯片的系統集成??梢?,Chiplet技術就如同組裝積木一般,把預先生產好的、能實現特定功能的裸芯片,通過先進的集成技術,比如3D集成封裝形成一個SiP模塊?!?華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司副總經理、江蘇省產業技術研究院半導體封裝技術研究所常務副所長秦舒同中共電子報記者介紹道。

        與此同時,秦舒認為,在Chiplet的時代,對于一些IP可能不再需要自己做設計和生產,而是直接購買多個具有特定功能的裸芯片,然后通過先進的封裝技術來連接多個裸芯片?!耙虼?,Chiplet是一種以芯片裸片提供的硬核IP,而不是之前以軟件形式提供的軟核IP。同時,Chiplet芯片設計模式的最大優勢便是可以在一個系統里集成多個不同工藝節點的芯片。這也是Chiplet模式可減少芯片設計時間,實現成本降低的一個重要因素?!鼻厥嬲f道。

        知名業內專家莫大康認為,Chiplet的出現,也能夠為半導體產業帶來新的機會?!?/span>Chiplet的迭代周期遠低于ASIC,可提升晶圓廠和封裝廠的產線利用率。與此同時,Chiplet技術也有助于建立可互操作的組件、互連、協議和軟件生態系統?!蹦罂嫡f道。


中國中小型半導體企業能否借助Chiplet技術打個翻身仗?

        據悉,此次AMD發布的基于3D Chiplet技術的3D V-Cache,是基于臺積電先進的先進封裝技術??梢?,作為晶圓代工產業中的“老大哥”臺積電,都如此專注于Chiplet技術。與此同時,不僅僅是臺積電,目前,Marvell、AMD、英特爾等半導體龍頭企業都相繼發布了Chiplet產品。對于封裝技術相對先進且中小型晶圓代工企業居多的中國半導體產業而言,是否也能借助Chiplet技術打個翻身仗呢?

Chiplet對于中國半導體產業而言,是個新生態,且與國外的差距并不大?!蹦罂嫡f道?!叭欢?,想要做好,也并非易事。尤其是對于中小型代工廠而言,若想通過Chiplet技術實現突破,還需要解決很多困難?!?/span>

        莫大康認為,目前對于中國半導體產業而言,投身Chiplet產業主要面臨三個困難。第一,從國際上Chiplet技術較為先進的企業來看,Chiplet技術并非由封裝企業來主導,而是由Fabless企業主導,外加代工產業的大力支持。這是由于Chiplet技術涉及很多不同的產業,例如,涉及如何分割、分割后的聯結、RDL技術、重新布線等等,因此僅封裝廠來操作有一定的困難。第二,對于Chiplet技術而言,在更先進的工藝制程中效果才會更為顯著,例如,假如在7納米制程中,利用Chiplet技術可分解成67個模塊,但這7個模塊里興許只有2個模塊是7納米,可見Chiplet技術在非先進制程中效果并不顯著。而如今中國半導體產業成熟制程較為先進,而先進制程與國外相比仍有很大差距,所以Chiplet技術的應用也相對較難。第三,Chiplet是聯動性很強的技術,涉及到設計、封裝、EDA多方面的技術,需要跨界人才來完成,對于人才培養而言,異常困難。


路在何方?路在腳下!

        然而,盡管困難重重,對于中國半導體產業而言,Chiplet依舊是后摩爾時代一項關鍵的技術。那么,如何才能突破萬難,尋找到前行的道路?路究竟在何方?

莫大康認為,Chiplet的發展之路就在腳下,只要腳踏實地一步一個腳印的前行,對于中國半導體產業而言,并非沒有機會。莫大康表示:“像AMD、臺積電等國際半導體龍頭企業的Chiplet技術,只用了56年時間便走到了前列,可見對于中國半導體產業而言,未來在Chiplet方面有所作為依然有很大的機會?!?/span>

        “中國半導體產業發展Chiplet需要從三點下手。第一,要勇于實踐與探索,不要白白喪失機會??梢詮拇鎯ζ?、高端芯片等開始入手Chiplet技術,因為芯片價值越高,用Chiplet的效果越好。第二,中國半導體產業要加強聯動性,加強從EDA、Fabless、Foundry及封裝等各方面的聯動,而不是僅僅由一方企業來引領Chiplet的技術。第三,加強培養跨界人才。無論是高校還是企業,對于人才培養不宜過于單一,要鼓勵人才多面開花,學習不同新的領域技術,也能大大推動產業的聯動性發展?!蹦罂嫡f道。


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