后摩尔定律时代的新救星？芯原戴伟民详解半导体新技术Chiplet

在摩尔定律的指引下，芯片上集成的晶体管数量不断超越人们的想象，芯片性能也不断升级，同时成本逐年下降。

但随着半导体制造工艺的不断升级，从7nm、5nm到3nm等延伸下去，越来越接近物理极限，而工艺提升所带来的成本效益也越来越不明显，仅靠工艺节点提升已无法满足市场需求。如何让芯片继续提升算力的同时降低成本?业界需要在其他途径上再想对策。

Chiplet芯粒技术就是一个新的探索。

日前，在IC CHINA 2020的开幕式上，芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民详细解读了Chiplet芯粒这一新技术，并剖析了时下Chiplet面临的新机遇。

Chiplet最早由Marvell创始人周秀文提出，在ISSCC2015上，周秀文率先提出MoChi(Modular Chip，模块化芯片)架构的概念。据戴伟民介绍，MoChi是许多应用的基准架构，包括物联网、智能电视、智能手机、服务器、笔记本电脑、存储设备等。

戴伟民认为，先进工艺中只有22nm、12nm和5nm这三个工艺节点是“长命节点”，其他中间节点的“寿命”都比较短。而且，并非每种芯片都需要5nm这样的尖端工艺，因为不是每一家公司都能负担起5nm工艺的成本，于是Chiplet这种将不同工艺节点的die混封的新形态是未来芯片的重要趋势之一。

据戴伟民介绍，目前将Chiplet运用做得最好的是AMD。在一块芯片上，CPU用的是7nm工艺，I/0使用的是14nm工艺，与完全由7nm打造的芯片相比成本大约降低了50%。

“AMD是最会做大芯片的公司，连它都能接受小芯片，这很好的证明了Chiplet的发展前景。”戴伟民表示。

戴伟民在演讲中还特别强调，封装和接口对于Chiplet的重要性。台积电的CoWoS技术和英特尔的Foveros 3D立体封装技术都为Chiplet的发展奠定了基础，另外还可以通过有源中介层集成很多有源器件，包括模拟电路、IO接口、各种接口的物理层、可扩展的片上网络等。

接口则代表了标准问题，芯片拼接在一起需要有一致的互联协议。所以，戴伟民表示，何时切入Chiplet领域很关键，如果过早切入，则没有标准可以依靠，设计好的成品可能会面临日后的接口不匹配等问题。戴伟民还透露，国内正在酝酿一个Chiplet联盟，未来共同参与一些相关标准的制定。

整体来看，Chiplet给半导体全产业链都带来了新的机会。戴伟民指出，芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛;半导体IP授权商能升级为Chiplet供应商，提升IP的价值且有效降低芯片客户的设计成本;芯片制造与封装环节能够增设多芯片模块(Multi-Chip Module，MCM)业务，Chiplet迭代周期远低于ASIC，可提升晶圆厂和封装厂的产线利用率;标准与生态环节，则能够建立起新的可互操作的组件、互连、协议和软件生态系统。例如，作为IP供应商的芯原提出了IP as a Chip(IaaC)的理念，旨在以Chiplet实现特殊功能IP从软到硬的“即插即用” ，解决7nm、5nm及以下工艺中性能与成本的平衡，并降低较大规模芯片的设计时间和风险。

据Omdia报告，2018年Chiplet市场规模为6.45亿美元，预计到2024年会达到58亿美元，2035年则超过570亿美元，Chiplet的全球市场规模正在迎来井喷式增长。