自1947年第一块芯片诞生以来，芯片就慢慢地渗入我们的生活，到今天我们已经越来越离不开它了。

小到耳机、手表，大到飞机、火车；从生活中的空调、冰箱到军事领域的导弹、卫星等等，到处都有芯片的影子。

我们每天离不开的手机，更是需要一款强劲的芯，来维持它正常的工作。

但是自从老美的限芯令以来，国产的麒麟芯片已经无法代工了，所以现在你刷到这篇文章时，大概率使用了搭载进口芯片的手机。

最近兴起了一种全新的芯片技术，它或许能够解决这个难题，一起来看一看吧！

这个最新技术就是“Chiplet”，就像搭积木一样简单。

什么是“Chiplet”技术

Chiplet翻译成汉语就是小芯片、芯粒的意思，我们称它为模块芯片。它可以通过SIP封装技术，将多个芯片与底层芯片封装在一起，形成一个系统芯片。

简单来说就是搭积木，把不同的积木固定在“模块芯片”上，最终组成一个新的更大的积木，可以是机器人、恐龙、飞机或者坦克。

举个例子，在核桃上进行雕刻，雕刻一个人很简单，雕刻一个宫殿有点难，雕刻故宫的话恐怕无人能做到。

怎么办呢？分开雕刻，一个核桃雕刻太和殿、一个雕刻中和殿、一个雕刻保和殿，最后把这些雕刻好的核桃组合在一起，就OK了！

如此一来，每一个核桃就是一个模版，而雕刻就类似于光刻，每个宫殿就是一个单独的模块。

在实际的制造芯片的过程中，晶圆的尺寸是固定的，一般不超过12英寸，晶圆过大意味着要求的精确度越高，成本也越高。

此外，单个芯片所容纳的的晶体管数量也不会是无限多的，苹果的A15芯片集成了150亿个晶体管，工艺制程就达到了3nm，非常接近摩尔定律的极限了。

如果要集成更多的晶体管，让芯片的性能更加强悍，需要付出的代价实在太大了。而现在，有了Chiplet技术，采用分模块的方法就能实现了。

“Chiplet”技术有哪些优点呢

“Chiplet”技术有望突破摩尔定律

1965年，英特尔创始人戈登.摩尔提出了“摩尔定律”，即当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

但随着芯片技术不断地迭代，7nm、5nm、3nm接连被攻克，当到达1nm工艺时，就达到了摩尔定律的极限。

摩尔定律的极限也意味着晶体管尺寸逼近了物理极限，即便能够达到1nm工艺制程，芯片的性能和功耗之间也未必会保持平衡。

而此时，这个叫Chiplet的技术出现了，它可以将多个模块芯片封装在一起，形成一个系统芯片，从而实现更高的性能、更复杂的计算。

Chiplet技术还具备以下几个优点：

第一、降低芯片设计的复杂性。在芯片设计阶段，可以对单个不同的模块进行分类设计，这样大大降低了设计的难度和复杂度。

第二、降低芯片的制造成本。在芯片制造过程中，不必对每个模块都采用5nm、3nm的新进工艺，例如通讯模块就可采用14nm的成熟工艺。

第三、提高芯片的良品率。Chiplet技术可以将系统性芯片分割成独立的模块，进行单独制造，从而降低制造的难度，提高芯片的良品率。

正是因为这些特有的优势，国内外公司纷纷开始布局Chiplet技术。

“Chiplet”技术带头大哥AMD

我们知道，在计算机芯片领域有两大玩家，分别是英特尔和AMD。

这两家公司颇有渊源，它们的创始人都来自美国仙童公司，英特尔创始人是技术大拿罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔。AMD公司创始人是则是行政出身。

在几十年的竞争中，AMD总是被英特尔吊打，成为了“千年老二”。

2017年AMD引入小芯片架构，将4个CPU封装在一起，总共提供32个内核，这款芯片代号为 Naples。

2019年，AMD推出的Zen 2，将3个CPU封装在一起，2个7nm制程的8核CPU，及1个14nm制程的I/O(输 /输出)。产品功能全 提升，获得市场好评，销售业绩大涨。

看到AMD的成绩后，英特尔、苹果、台积电也纷纷介入该领域。

例如，英特尔的Stratix 10就采用了“Chiplet”技术，一个大芯片+6个小芯片封装在一起。

苹果公司的M1 Ultra芯片也采用了“Chiplet”技术，在850平方毫米芯片上集成了1140亿个晶体管。

代工巨头台积电也在不断推进“Chiplet”技术，十年间诞生了多个小芯片版本，CoWoS、IFo、SolC等等。

芯片新技术“Chiplet”再次被国外企业拿到，为了继续扩大战果，英特尔、AMD、ARM、高通、三星、台积电等企业联合成立了UCIe产业联盟。

UCIe产业联盟

2022年3月，AMD、ARM、英特尔、高通、三星、台积电、微软、谷歌、Meta、日月光等十家行业巨头组成UCIe产业联盟，这个联盟旨在推动Chiplet接口规范的标准化。

这个标准是一种分层协议，它可以简化相关流程。提高不同制造商的小芯片之间的互操作性。该标准下，芯片制造商可以在合适的情况下混合构建芯片。

从名单上我们可以看出，其涵盖了IP授权、设计、制造、封装领域的各个巨头。

ARM是全球领先的IP提供商，在数字电子产品的开发中处于核心地位。全球 95% 以上的手机以及超过四分之一的电子设备都在使用ARM的技术，ARM的客户包含了Intel、IBM、华为、三星、NEC、SONY、飞利浦和NI这样的大公司。

台积电和三星是芯片代工的龙头和龙二，这两家公司掌控着全球70%的制造份额，而7nm及以下的工艺制程只有台积电和三星能够胜任。

英特尔和AMD掌控着全球99%的电脑CPU份额；微软掌握着95%的电脑操作系统；高通是芯片设计巨头；日月光是封装测试巨头。

可以芯片授权、芯片设计、芯片制造、封装测试龙头企业几乎全部加入了UCIe产业联盟，唯独缺少国内相关企业。

那么国内企业有没有在“Chiplet”领域布局呢？答案是“有”。

国内“Chiplet”产业如何

随着“Chiplet”技术的发展，国内多家头部企业已经敏锐的嗅到该领域的机遇，纷纷入局。

华为早在2019年就布局了“Chiplet”领域，这一年华为发布了7nm鲲鹏920，这款芯片就采用了“Chiplet”技术，正是这项技术让华为鲲鹏920的性能超过业内标杆20%。

除了华为之外，芯原股份、长电科技、通富微电等企业纷纷加入了该领域。

芯原股份是一家IP供应商，在Chiplet领域已经布局了几年，提出了“IP芯片化”、“芯片平台化”、“IP 和Chiplet”计划，不断的推进Chiplet技术和产业。

长电科技是一家芯片封装公司，推出了极高密度扇出型封装解决方案。通富微电在Chiplet、2.5D、3D堆叠等方面也已经开始布局和储备。

既然国内企业也拥有了“Chiplet”技术，那么是不是我们的先进工艺芯片就能够再度出山了呢？比如说华为的麒麟芯片，答案是“暂时不能”！

“Chiplet”技术说的天花乱坠，它仍然离不开先进制程的核心处理器，EDA软件。这两个是躲不过的。

手机芯片包括核心CPU、GPU、NPU、基带、ISP（图像信号处理器）、AI、闪存芯片、电源管理芯片、屏幕触摸控制器、音频IC、NFC芯片、无线充电控制器等等。

NPU、基带、闪存、电源管理等可以用成熟技术，那核心CPU、GPU总要使用先进工艺吧！

因此，无论如何仍然需要7nm、5nm工艺，仍然需要EUV光刻机。

再说芯片设计之母——EDA软件。

EDA是系统设计软件辅助类和可编程芯片辅助设计软件，可以进行电路设计与仿真，PCB布局布线等工作。

可以说EDA软件是苹果、华为、高通等芯片设计公司的上游供应商。要设计出先进的芯片，就必须使用EDA软件。

EDA软件有三大巨头，分别是新思科技、铿腾电子以及明导国际。这三家公司均为美国企业，明导国际后被德国西门子收购。

国内EDA龙头为华大九天，但实力与三巨头差距太大。

新思科技2020年研发投入为12.8亿美元，而华大九天的总营收才4.15亿人民币。

所以无论如何，我国的芯片产业都绕不开EDA、5nm、3nm新进制程、EUV光刻机。而这些恰恰是我们短时间内无法弥补的短板。

如何突破封锁呢

要想依靠“Chiplet”技术突围的话，还需要解决几个难题。

第一标准：

首先制定国内的“Chiplet”标准，将国内企业，如华为海思、中芯国际、长电科技、芯原股份、通富微电、上海微电子等企业拉进来。共同研发一套属于我们自己的标准，这个标准也要和UCIe联盟的标准互通，防止路越走越窄。

同时我们也要积极的加入UCIe联盟，毕竟芯片的高端技术依然掌握在美国手中，我们还是要积极的拥抱世界，学习他国的先进技术，防止过度脱钩。

第二EDA软件：

EDA软件是芯片设计之母，没有好的EDA软件就无法设计出先进的芯片，而制造和封装也就无从谈起。

因此，EDA软件是必须要攻克的技术，否则一旦被封锁，整个芯片产业链第一步都迈不出去。

自主研发的同时，还可以与德国西门子合作，取长补短，确保产业链可以延续。

第三制造：

制造环节是我们的短板，中芯国际的最先进工艺也只能达到14nm，这与台积电、三星相差了3代。

这样的代差是无法弯道超车的，至少目前看不到机会，唯有潜下心来搞研发。

制造环节中需要用到EUV光刻机，这是更大的难题，它需要我们在光学、精密仪器、化工等多个领域达到世界领先，所以我们要拿出“两弹一星”精神来，不断的攻坚克难。

同时需要我们动用政治智慧，采用迂回的方式，买到这些关键的设备和技术。就像当年买到瓦良格号一样。

第四封装：

在芯片的封装领域，我们拥有长电科技、通富微电，我们的封装技术已经达到了国际领先水平，在先进封装方面和国际厂商的差距并不明显。

这个环节更容易实现“Chiplet”技术。

在这一环节只需要统一中间件和载板的问题。

写到最后

美国的芯片法案已经落地，国产芯片发展局势更加严峻，留给我们的时间不多了。停止内耗、停止推诿、停止扯皮，统一标准、共同研发、分享技术，已经刻不容缓了。

“Chiplet”提供了千载难逢的机会，充分把握住这次机会，未来国产芯片仍有一战之力！

我是科技铭程，欢迎共同讨论！