Chiplet技术：既具备先进性，又续命摩尔定律

1、技具备Chiplet 在成本、术既良率、先进性又续命设计灵活性等方面优势明显

Chiplet 俗称“芯粒”或“小芯片组”，定律通过将原来集成于同一 SoC 中的技具备各个元件分拆，独立 为多个具特定功能的术既 Chiplet
，分开制造后再通过先进封装技术将彼此互联，先进性又续命最终集成封装 为一个系统芯片 。定律

由于Chiplet芯粒可以独立设计和组装 ，技具备因此制造商可以根据自己的术既需要来选择不同类型、不同规格和不同供应商的先进性又续命芯粒进 行组合，很大程度上提高了芯片设计的定律灵活性和可定制化程度；并且制造商可以依赖于预定 好的建站模板芯片工具箱来设计新产品，缩短芯片的技具备上市时间 。同时，术既Chiplet 技术可以将 大型 7nm 设计的先进性又续命成本降低高达 25%；在 5nm 及以下的情况下，节省的成本更大。

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Chiplet 技术被视为“异构”技术的焦点，也是当下最被企业所认可的新型技术之一。2022 年 3 月
，英特尔、源码下载AMD
、Arm 、高通 、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta、微软等 全球领先的芯片厂商共同成立了 UCIe 联盟  ，旨在建立统一的 die-to-die 互联标准  ，促进 Chiplet 模式的应用发展，目前联盟成员已有超过 80 家半导体企业
，越来越多的源码库企业开始研 发 Chiplet 相关产品
。

2、Chiplet市场规模快速成长

根据 Gartner 数据统计，基于 Chiplet 的半导体器件销售收入在 2020 年仅为 33 亿美元， 2022 年已超过 100 亿美元，预计 2023 年将超过 250 亿美元，2024 年将达到 505 亿美元 ，复 合年增长率高达 98%。超过 30%的 SiP 封装将使用芯粒（Chiplet）来优化成本、性能和上市 时间。

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MPU 占据 Chiplet 大部分应用应用场景 ，Omdia 预测 2024 年用于 MPU 的 Chiplet 约占 Chiplet 总市场规模的 43% 。高防服务器

随着 Chiplet 技术的发展 ， Chiplet 产业链各环节逐渐完善 ，即由 Chiplet 系统级设计
、EDA/IP、芯粒（核心 、非核心 、 IO Die
、Base Die）
、制造、封测组成的完整 Chiplet 生态链 。

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Chiplet 产业链主链有四大环节，包括芯粒、芯片设计
、封装生产和系统应用，服务器租用支撑环节包 括芯粒生产 
、设计平台 、EDA 工具、封装基板、封测设备等领域 
。

3、IC 制造及封测厂加码布局 Chiplet

目前全球封装技术主要由台积电、三星、Intel 等公司主导，主要是 2.5D 和 3D 封装。2.5D 封装技术已非常成熟，广泛应用于 FPGA、CPU 、GPU 等芯片
，目前是香港云服务器 Chiplet 架构产品主要的 封装解决方案。3D 封装能够帮助实现 3D IC，即晶粒间的堆叠和高密度互连，可以提供更为 灵活的设计选择。但 3D 封装的技术难度更高
，目前主要有英特尔和台积电掌握 3D 封装技术 并商用。台积电比三星 、英特尔更早采用 Chiplet 的封装方式 
。

1）台积电3D Fabric封装技术

台积电推出了3D Fabric，搭载了完备的3D硅堆栈（3D Silicon Stacking）和先进的封装技术。3DFabric 是由台积电前端 3D 硅 堆栈技术 TSMC SoIC 系统整合的芯片，由基板晶圆上封装（Chip on Wafer on Substrate, CoWoS）与整合型扇出（Integrated Fan-Out, InFO）的后端 3D 导线连接技术所组成，能够 为客户提供整合异质小芯片（Chiplet）的弹性解决方案 。该项技术先后被用于赛灵思的 FPGA 、 英伟达的 GPU 以及 AMD 的 CPU。

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2）Intel 2.5D 封装技术EMIB

Intel主导的 2.5D 封装技术为 EMIB，使用多个嵌入式包含多个路由层的桥接芯片 ，同时内 嵌至封装基板，达到高效和高密度的封装
。由于不再使用 interposer 作为中间介质，可以去 掉原有连接至 interposer 所需要的 TSV，以及由于 interposer 尺寸所带来的封装尺寸的限制，可以获得更好的灵活性和更高的集成度。

相较于 MCM 和 CoWoS 技术 ，EMIB 技术获得更高 的集成度和制造良率 。英特尔对各种先进封装产品组合 (如 Foveros、EMIB 和 Co-EMIB) 的 投资是实施公司新领导层所公布的 IDM2.0 战略的关键。

3）三星公X Cube 3D封装技术

三星也在积极投资先进的封装技术，以满足 HPC 应用在异质芯片整合的快速发展
。2020 年 8 月 ，三星公布了 X Cube 3D 封装技术。在芯片互连方面，使用成熟的硅通孔 TSV 工艺。目前 X Cube 能把 SRAM 芯片堆叠在三星生产的 7nm EUV 工艺的逻辑芯片上，在更易于扩展 SRAM 容 量的同时也缩短了信号连接距离，提升了数据传输的速度。此后发布的 I-Cube 可以将一个 或多个逻辑Die 和多个 HBM die 水平放置在硅中介层，进行异构集成。

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4）日月光FOCoS先进封装技术

日月光凭借在 FOCoS 先进封装技术的布局
，是目前在封测代工厂中唯一拥有超高密度扇出解 决方案的供应商 。日月光的 FOCoS 提供了一种用于实现小芯片集成的硅桥技术 ，称为 FOCoSB（桥） ，它利用带有路由层的微小硅片作为小芯片之间的封装内互连，例如图形计算芯片 (GPU)和高带宽内存(HBM) 。硅桥嵌入在扇出 RDL 层中  ，是一种可以不使用硅中介层的 2.5D 封 装方案。与使用硅中介层的 2.5D 封装相比，FOCoS-B 的优势在于只需要将两个小芯片连接在 一起的区域使用硅片，可大幅降低成本。

5）长电科技2.5D TSV-less封装技术

长电科技推出的面向Chiplet小芯片的高密度多维异构集成技术平台 XDFOI可实现 TSV-less 技术，达到性能和成本的双重优势，重点应用领域为高性能运算如 FPGA 、5G、自动驾驶
、智能医疗等。XDFOI是一种以 2.5D TSV-less 为基本技术平台的封装技术 ， 在线宽/线距可达到 2μm/2μm 的同时，还可以实现多层布线层，以及 2D/2.5D 和 3D 多种异 构封装 ，能够提供小芯片（Chiplet）及异构封装的系统封装解决方案。目前长电先进 XDFOI 2.5D 试验线已建设完成，并进入稳定量产阶段，同步实现国际客户 4nm 节点多芯片系统集成 封装产品出货。

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