芯片中的die是什么意思(芯片里的die)

(来源:Shutterstock EN)

钛媒体App月8日报道，过去一周，由于芯片半导体“国产替代”，a股和港股半导体板块增长强劲。华大上市9天6天涨近3倍，鑫源股份、通富微电、方静科技、锐创微纳等多只股票涨停。

8月5日上市的三只半导体新股中，模拟芯片厂商中美半导体(688380。SS)首日涨幅82.11%，广利威(301095。SZ)上涨155.78%，内存芯片厂商江博龙(301308。SZ)首日上涨77.83%。

截至周一(8日)开市前，SMIC港股上涨7.1%，SMICa股上涨4.4%；华虹半导体涨5%；中证ETF指数(CSI:H30184)上涨6.8%，创四个月新高，一周内上涨14.2%，为2020年7月以来首次上涨。

与此同时，半导体行业先进封装技术的新细分领域chiplet(小芯片，又称“die”)最近也吸引了机构投资者的关注。8月4日，阿里巴巴和英伟达宣布加入小芯片生态的通用核心互联(UCIe)联盟；8月7日，鑫源股份(688521。国内芯片ip公司SH)在财报中披露，可能成为全球首家向客户推出Chiplet商用产品的企业。基于该技术的5纳米片上系统(SoC)已经成功流片。

然而，这项技术仍然存在争议。有业内人士认为，Chiplet对于中国解决先进芯片技术瓶颈意义重大，是中国市场弯道超车的重要技术路径之一。甚至在8月6日就有文章说Chiplet是“10年增长10倍的大好机会”。然而，清华大学的专家指出，Chiplet只是先进芯片制造技术的“补充”，而不是替代品。

争议中的Chiplet

小芯片是摩尔定律减速下半导体技术的发展方向之一，也是芯片的“模块化”设计方法，是一种异构集成封装技术。

简单来说，小芯片可以通过先进的封装技术(如EMIB、Foveros、Co-EMIB等英特尔推广的封装技术)将不同工艺节点、不同功能甚至不同材料的小芯片集成在一起，从而形成片上系统(SoC)，平衡芯片计算性能和成本。

与传统的SoC方案相比，小芯片模式具有三大优势:设计灵活、成本低、上市周期短。

芯片最初产生于2015年，Marvell创始人周修文在ISSCC 2015上提出了MoChi(模块化芯片)架构的概念。核心背景是摩尔定律的减速和先进芯片设计成本的增加。随后，AMD率先将Chiplet应用于商业产品，目标是平衡性能、功耗和成本。

苹果小芯片专利和M1超芯片

随后，科技巨头们也嗅到了小芯片技术的商业化前景。今年3月，苹果发布的自研M1 Ultra芯片是通过小芯片封装方案将两个M1 Max芯片互联，以实现更高的性能和更经济的方案。目前，现有的小芯片封装技术包括有机基板、TSMC提出的无源内插器(2.5D)和英特尔提出的硅桥。

根据研究机构Omdia的数据，到2024年，Chiplet处理器芯片的全球市场规模将达到58亿美元，较2018年增长9倍。到2035年，全球Chiplet芯片市场预计将扩大至570亿美元，较2024年增长近10倍。

基于Chiplet的系统芯片原理图(来源:IEEE大会)

“(小芯片)解决了7nm、5nm及以下工艺中性能和成本的平衡，可以减少更大规模芯片的设计时间和风险。”芯股份前CEO戴为民在2020年世界计算机大会上说。

对于中国来说，小芯片技术最大的吸引力在于，可以以降低的成本实现不同工艺节点的芯片产品匹配，通过增加或删除小芯片，打造不同功能集的不同产品。

例如，一个芯片包含存储、通信和NPU(神经网络处理器)模块，可以匹配28nm、14nm和7nm的不同节点，中间通过I/O die互联，从而创造出与7nm芯片相同的性能和功能，有助于减少美国封锁对先进技术的影响。

戴为民在今年6月的一次在线会议中表示，小芯片技术可以使中国在计算机和电子设备的核心建立中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)的“战略库存”。

“小芯片对于中国解决(先进芯片技术)瓶颈具有重要意义...这项技术为中国囤积Chiplet处理器芯片提供了机会，以便在以后需要时可以用来生产更强大的处理器。”戴为民说。

中国计算机互联技术联盟(CCITA)秘书长、中国科学院计算技术研究所研究员郝在接受媒体采访时表示，中国可以采用28nm成熟工艺的芯片，通过小芯片封装，使其性能和功能接近16nm甚至7nm工艺的芯片。

在国内，华为海思是最早研究小芯片技术的公司之一。随后，公司包括芯片ip公司鑫源、国内芯片封装龙头企业长电科技(600584。SH)、通富微电子、华天科技等等都在小芯片技术上发力。据中国证券报记者统计，a股中有8只带有小芯片的概念股。

8月5日，长电科技表示，2021年公司推出支持小芯片技术的扇出封装解决方案；原芯股份表示，计划于2022年至2023年继续推进高端应用处理器平台Chiplet的迭代研发，通过客户合作项目和产业投资，继续推进Chiplet在平板电脑、自动驾驶、数据中心等领域的产业化。

然而，清华大学教授魏少军认为，小芯片处理器芯片是先进制造工艺的“补充”，而不是替代品。"其目标是成本可控的异构集成."

清华大学集成电路研究院院长吴华强也表示，小芯片不是先进芯片制造的替代品，但它们可能有助于中国建立“战略缓冲区”，提高本地性能和计算能力，以制造数据中心的服务器芯片。

综合考虑成本、性能等因素，魏少军认为，小芯片技术最大的应用场景主要包括计算逻辑与DRAM(动态随机存取存储器)的集成，在手机领域通过小芯片集成多个内核以节省体积，以及汽车、工业控制、物联网等领域。

中国正在追赶小芯片技术的关键标准和接口。今年3月2日，英特尔联合AMD、Arm、谷歌云、高通、Meta、微软、三星、TSMC、Sunmoon等10家半导体行业上下游企业，组建UCIE(Universal chip let Interconnect Express)国际产业联盟，意在推动小芯片互联标准的标准化，构建开放生态。目前，包括阿里、鑫苑、新姚辉在内的国内企业也加入进来。

中国科学院微电子研究所封装中心副主任王启东表示，Chiplet仍有一些技术障碍需要克服。例如，封装14纳米节点芯片来执行7纳米芯片的功能可能会增加40%的功耗。“即使我们能够找到技术解决方案，另一个挑战是如何控制成本。我想现在没有人很清楚这一点。”

魏少军认为，中国集成电路产业整体上仍处于追赶过程中，小芯片的出现并不能带来这种局面的根本改变。然而，中国企业可以使用Chiplet更快地开发他们的应用程序，并促进他们向标准颗粒的转化。

内忧外患下的关键时刻

“中国半导体的发展正面临非常关键的时刻，可以用外患内忧来解释。”8月5日，魏少军通过网络视频表示，美国和西方对中国的打压是一个重要标志，外部形势越来越严峻。国内方面，中国半导体产业的自主发展也正在进入关键时刻。

中国科学院科技战略咨询研究所今年6月发表的一篇论文指出，长期以来，中国芯片设计产业在全球竞争格局中受到边缘化的威胁。中国半导体协会数据显示，近年来我国芯片设计企业数量持续增长，2020年总数已达2218家，但真正具有市场影响力和生态话语权的企业寥寥无几。

随着全球通货膨胀，俄中冲突，国内疫情，美国对中国半导体产业的打压，整体市场需求萎缩，全球半导体产业也受到很大影响。

美国半导体行业协会的数据显示，6月半导体销量同比增长13.3%，低于5月的18%。这是连续第六个月增速放缓，也是2018年以来最长的一个月。研究机构Gartner表示，从长期来看，芯片销量的增速远低于预期，全球半导体市场正在进入疲软期，这一时期将持续到2023年，届时半导体收入预计将下降2.5%。

数据显示，2022年全球经济前景将迅速恶化，芯片销售也将放缓。

芯片销售与全球经济趋势之间的关系(资料来源:SIA，世界银行)

"中国芯片设计企业将面临从量变到质变的临界点."上述文章认为，中国需要利用市场优势发展芯片设计，尤其是在模拟芯片、功率半导体等有发展机会的领域，提升本土软件生态系统的培育能力，从而将国内芯片企业集中在一起，打造中国产业。

中国半导体行业协会发布的数据显示，2021年国内集成电路行业总收入首次突破万亿大关，同比增长18.2%，达到10458.3亿元。同时，中国仍是全球最大的芯片进口国，占全球半导体市场的1/3。

对于内忧外患的关键时刻，中信证券认为，目前正处于全球半导体供应链大变革的阶段。一方面，在各国加大政策补贴的背景下，产能扩张力度持续加大，设备企业在扩产大潮下受益显著；另一方面，在施加外部限制的背景下，供应链安全得到了更多的关注，设备、材料和零部件的本地供应商承担了更多的本地需求，从而获得了持续的份额增长。

“预计这将加速R&D和对国产设备和零部件的核查。建议关注国产化趋势下设备和零部件的发展机会。”中信证券表示。(本文为第一钛媒体App，作者|林志佳)