过去一年，在摩尔定律放缓以及芯片脱钩等多个因素下，Chiplet（小芯片，又称“芯粒”）技术被认为是提升算力密度的关键路径，成为了中国半导体产业重点关注的赛道之一。

1月5日，美国、中国两家半导体企业不约而同公布基于Chiplet的先进芯片量产：

CES 2023开幕演讲上，美国芯片巨头AMD发布全球首个集成数据中心APU（加速处理器）芯片Instinct MI300，其采用5nm和6nm的先进Chiplet 3D封装技术，实现高达1460亿个晶体管，AI 性能比前代提升8倍以上，最快2023年下半年发货；

国内晶圆封装龙头长电科技（600584.SH）宣布，公司XDFOI Chiplet高密度多维异构集成系列工艺已按计划进入稳定量产阶段，同步实现4nm节点多芯片系统集成封装产品出货。

1、什么是小芯片？

小芯片就是chiplet,一种新兴的芯片组合和制造技术。在行业内，小芯片也被叫做芯粒。从名字上我们很容易发现它传统的芯片相比，小芯片更加地精悍灵活。事实上，小芯片就是将传统芯片的功能进行模块化，分别制造，然后重新组装的技术。

传统系统级芯片，功能复杂，从设计到制造一般是一体化完成。比如说智能手机处理器芯片中，就包含着微处理器、储存器、基带、模拟电路模块等众多部分。

以前一颗 SOC芯片，从设计和制造都是一次性完成的，所以其适用的制程工艺也是统一的。但小芯片技术却将其分开，各个模块进行分别设计和制造，最后再进行异构组装。这样一来，各个模块就可以使用不同的制程工艺，既节省的成本也增加了效率。

更关键的，小芯片技术可以实现多个芯片进行堆叠，使其突破摩尔定律的限制，达到更高的性能。

实际上，Chiplet是一种芯片“模块化”设计方案，通过2.5D/3D集成封装等技术，能够将不同工艺节点、不同功能、不同材质的芯片，如同搭积木一样集成一个更大的系统级芯片（SoC)。与传统的SoC方案相比，Chiplet模式具有设计灵活性、成本低、上市周期短等优势，非常适用于高性能计算等领域。

例如，搭配28nm、14nm等不同制程芯片，通过Chiplet等技术集成的芯片，可接近7nm芯片性能和作用，而且成本最高降低50%以上——设计一款5nm芯片的总成本接近5亿美元。而且，国产Chiplet有助于减少美国对先进技术封锁的影响。

据统计，自2022年8月开始，“Chiplet”的百度中文搜索量突然猛增，周搜索指数最高增长6123倍。而在去年12月中的一周内，搜索量暴增1005倍，热度仅次于“布洛芬”、口罩和抗原等。

2、小芯片技术凭借其灵活性引起业界重视

当前，半导体制造业后道流程的附加值在不断上升，小芯片技术作为先进封装技术的典型代表，得到业界重视。

1）小芯片技术与产品正形成规模，推出实用产品

美国半导体行业巨头纷纷涉足小芯片技术，已取得实用化成果。2018年，AMD公司率先在霄龙型号处理器中采用小芯片设计，在单个芯片中实现较高整合度。2022年3月，苹果公司推出采用小芯片设计的M1 Ultra处理器芯片，将两枚M1 Max芯片互连，实现更高运算性能。2022年8月，英特尔公司发布Meteor Lake和Arrow Lake型号芯片，旨在将不同核心数量、不同的缓存大小及不同性能的模块混合，实现高效率、低功耗。

小芯片的火热同样引起了中国内地厂商的兴趣。地平线、壁仞科技等大算力芯片公司也表达了对小芯片技术的兴趣或推出了相关产品；芯原和芯动科技等IP供应商已推出实质的接口IP,展现出对小芯片技术的跃跃欲试。

2）小芯片技术正形成标准，面向行业共赢

为了将小芯片技术全面推向市场，英特尔、AMD、ARM、台积电、三星、日月光、高通、微软、谷歌云和Meta等科技巨头联合，发起小芯片互连标准联盟——UCIe产业联盟，并于2022年3月发布UCIe 1.0标准，目的是通过开源设计实现芯片之间的芯片互连标准化，从而降低成本，促进更广泛的小芯片生态系统。该标准定义了片上互连技术的物理层、协议栈和软件模型，以及合规性测试程序。

其中，英特尔公司为UCIe标准贡献了高级接口总线（AIB）和嵌入式多核心互连桥接（EMIB）等技术；台积电公司贡献了芯片-晶圆-基板(CoWoS)等技术。未来新版本的UCIe标准可能包括附加协议、更宽的数据链路和更高密度的连接。最终，UCIe标准的目标是像其他连接标准（如USB、PCIe和NVMe）一样普遍和通用，同时为小芯片连接提供卓越的功率和性能指标。

UCIe产业联盟成立后，中国企业芯原微电子、超摩科技、芯动科技、芯和半导体以及牛芯半导体等企业相继加入了UCIe产业联盟。这意味着全球小芯片互连标准中，也将有中国企业贡献的一份力量。

与此同时，中国也正发展自主小芯片标准。2021年5月，中国计算机互连技术联盟在工信部立项《小芯片接口总线技术要求》，由中国电子技术标准化研究院、中科院计算所和国内多个芯片厂商合作展开标准制定工作。该标准文件已完成起草工作，于2022年3月起公开征求意见，预计将于2022年年末正式发布，作为中国原生小芯片标准。

3、小芯片赛道机遇与挑战并存

小芯片技术和小芯片互连联盟的出现，很可能将催生新的商业模式，带动半导体行业的新一轮创新。知名市场研究机构Omdia预测，到2024年全球小芯片市场规模将扩大到58亿美元，较2018年的6.45亿美元增长9倍；到2035年，小芯片市场规模有望增至570亿美元。小芯片互连标准的建立，将有助于更多企业提高良率、降低成本、缩短开发周期以及增加产品的扩展性。企业将有机会在制程并非最领先的情况下，通过合理的搭配与优化，创造出先进芯片与系统。随着技术上的不断演进和工艺的日渐成熟，小芯片技术未来有可能得到更广泛的应用。

虽然小芯片技术降低了对先进制程的依赖，但由于其涉及到不同的工艺、信号和开发流程，更需要整个产业链的协同。从芯片设计、晶圆制造到封装测试等产业链环节，以及开发工具和开发流程，都需要统一的标准和高度的兼容性，才能真正实现互连互通、可协作的愿景。这意味着芯片产业链更加受“木桶效应”的支配，仍对本土制造能力和先进工艺水平有着较高的要求。

在国际竞争方面，美国仍将保持强劲竞争力。不仅是产业界，美国政界也表达了对小芯片技术的关注。2022年6月，美国智库安全与新兴技术中心（CSET）发表的《支持先进半导体封装》（Re-Shoring Advanced Semiconductor）报告中提及：“创新将出现在小芯片、晶圆级封装和封装设备自动化等领域。美国应该进行投资并提供激励措施，以确保半导体行业在这些领域的持续领先地位”。美国总统拜登8月签署的《芯片与科学法案》中，也指出：“建议开发小芯片平台，使初创公司和研究人员能够以更低的成本，更快地进行创新”。这表明，未来在全球小芯片技术这一赛道中，美国将力争领先地位。

文章来源： 钛媒体，互联狗，全球技术地图