原副标题：Chiplet，后安德森黄金时代晶片的今后？
2023年3月24日，积体电路金融行业先驱者、AMD联合创办人、“这一趋势”明确提出者华莱士·安德森在他南太平洋的家里逝世，享寿94岁。充斥着华莱士·安德森的逝世，或许他明确提出的这一趋势也正在渐渐正式成为历史进程中的一个术语。
而现实生活也或许确实如此，近几年，充斥着积体电路金融行业的晶片工艺技术即将迫近力学无限大，增添的就是每三代电晶体表面积的增速在下滑，晶片TNUMBERGHz的提高速度更慢，操控性的改善越来越难。
这一切的现实生活，看上去都在佐证一件事——这一趋势正渐渐迈入最后无限大。
也正是在这样的背景下，英伟达的创办人、CEOFezensac则表示，以类似生产成本实现三倍业绩预期对于晶片金融行业来说已正式成为过去，“具体来说，这一趋势已经死了。”
但是，也有科技巨擘并不这么指出，在Intel Innovation 2022的揭幕活动上，AMD前任CEO穆尔·马歇尔放肆地则表示，“这一趋势”没有死，它还活得好好的。
而与AMD持有同样态度的，还有英伟达的老劲敌AMD。最近，苏姿丰在接受《杰斯月刊》的采访中，她明确地则表示，这一趋势现阶段并未衰亡，只是有所下滑，现阶段他们需要采取不同的方式来消除操控性、工作效率和生产成本上的考验。
她提及：“电晶体生产成本的增加、表面积提高增添的改良，每三代的综合型能提高可能都不大，但他们通过不断地更替，一步棋一步棋地往前迈向。他们今天在 3nm 方面做了很多工作，也在研究 2nm，将继续使用 Chiplet 这类结构来绕开这一趋势的一些考验。”
那么，为何说Fezensac指出这一趋势早已死了？为何AMD、AMD、三星电子等巨擘却因Chiplet技术而信心满满的？在3nm工艺技术良品率不高、1nm及以下工艺技术尚不乐观的情况下，Chiplet又是怎样刮起一场构架创新微观的革命？对我国被崇西的晶片企业又有多大的帮助呢？
责任编辑将以Chiplet走到前台的原因，国际数十家供应商应用状况，国内受惠供应链及相关公司的次序展开，以求为听众展现出新技术的发展状况及投资机会。
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Chiplet 走到前台，是一种必然
从1987年的1um晶片到2015年的14nm晶片的发展历程中，集成电路晶片的迭代大致符合“这一趋势”的规律，随着工艺技术进步，集成电路上电晶体表面积不断提高，驱动计算机操控性保持几何级数增长，而操控性的快速提高也推动了晶片价格迅速下降。
但自2015年以来，集成电路先进晶片的发展开始下滑，7nm、5nm、3nm晶片的量产进度均落后于预期。
而随着三星电子宣布2nm晶片工艺技术实现突破，量子力学的影响也渐渐显著了起来，现有集成电路晶片工艺技术早已接近了力学尺寸的无限大，因此很难进一步棋往前推进，这一趋势发展陷入瓶颈，金融行业也正式进入了“后安德森黄金时代”。
而在量子力学效应极大地制约了这一趋势的正常延续外，先进晶片推进所增添的经济效益也正在锐减。
根据IBS报告，以全球某领先智能手机公司为例，其电晶体的生产生产成本在16nm工艺技术节点下为每10亿个电晶体4.98美元，而7nm工艺技术节点下为2.65美元。但是整体来说，这一趋势持续推进所增添的生产成本下降正在逐步下滑，并渐渐难以覆盖昂贵研发生产成本的投入。
那么，在这一趋势的经济效益快速降低、先进晶片难以突破力学无限大的情况下，集成电路产业就只能止步不前了吗？
答案自然是否，在先进晶片之外，先进封装与构架创新同样能够在一定程度上弥补先进晶片的缺失，使用面积和晶片的堆叠来换取算力和操控性，而这就需要引入系统级别的新设计理念，而Chiplet便是其中之一。
作为先进封装技术的代表，Chiplet走向了和传统SoC完全不同的道路。
随着对晶片操控性的要求日益提高，传统单片SoC变得太大且生产成本过高，良品率风险也渐渐攀升。在此背景下，集成电路产业开始思考将不同工艺技术的模块化晶片进行组合封装。
Chiplet将复杂SoC晶片拆解成一组具有单独功能的小晶片单元die（裸片），通过die-to-die将模块晶片和底层基础晶片封装组合在一起，可以降低生产成本，减少浪费，并大大改善可靠性。
而其底层的实现原理与搭积木相仿，从设计时就按照不同的计算单元或功能单元对其进行分解，然后每个单元选择最适合的工艺技术晶片进行制造，再将这些模块化的裸片互联起来，通过先进封装技术，将不同功能、不同工艺技术制造的Chiplet封装成一个系统晶片，以实现一种新形式的IP复用。
与传统的SoC相比，Chiplet在设计灵活度、设计与生产生产成本、上市周期等方面有着明显的优势。
首先，Chiplet在很大程度上降低晶片设计的复杂程度，有效降低研发与设计生产成本。
Chiplet芯粒设计灵活，且可重复使用，可以仅对晶片上的部分单元进行选择性选代，即可制作出下三代产品，加速产品上市周期。并且，Chiplet通过采用已知合格裸片进行组合，也能有效缩短晶片的研发周期及节省研发投入。
据悉，设计28nm晶片的平均生产成本为 4000 万美元，设计 7nm 晶片的生产成本上升至 2.17 亿美元。而The Linley Group的白皮书中明确提出，Chiplet技术可以将大型7nm设计的生产成本降低 25%。
其次，Chiplet能够显著提高大型晶片的良品率，降本增效。
传统的SoC将多个不同类型计算任务的计算单元以光刻形式集成在同一片晶圆上，随着先进晶片不断推进，单位面积上集成的电晶体数量越来越多，晶片生产中的工艺技术误差和加工缺陷显得愈发明显，也对制造过程中的晶片良品率明确提出较高考验，因为一个微小的缺陷就可能导致整个大晶片报废。
而Chiplet方案则通过将大晶片分成更小的晶片的方法，将单一裸片面积做小，这样就算有缺陷出现，也只会导致缺陷所在位置的小晶片报废，而不会导致整个晶片无法使用，有效地提高了晶片的良品率。
最后，Chiplet还可以通过更加更加合适的晶片选择大幅降低晶片制造生产成本，缩短上市周期。
传统SoC中的每个逻辑计算单元对操控性要求都很高，整体依赖先进晶片，具有极高的生产壁垒与制造生产成本；Chiplet 方案则可针对不同的模块采取不同合适的晶片，分别进行制造或是对外进行采购，最后采用先进的封装技术进行组装，将相对落后制程的晶片与先进晶片的晶片相组合，大幅降低了晶片的制造生产成本。
此外，还可以对不同晶片进行分别选择性地迭代，而迭代部分裸晶片后便可制作出下三代产品，大幅缩短产品上市周期。
进入后安德森黄金时代，SoC开始在供电、功晶片集成度与算力的重要途径。
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苹果华为AMDAMD
力推Chiplet产品化落地
在如此多的优势之下，Chiplet自然得到了众多国际巨擘的青睐，而Chiplet技术的内部，也分为了两大技术门派。
一类是基于功能划分到多个Chiplets，而每个Chiplet不包含完整功能集合，而是通过不同Chiplets组合封装实现不同类型的产品，其中的主流代表有华为的Huawei Lego构架与超威积体电路的AMD Zen2/3构架。
而另一类则是每个Chiplet中都包含较为独立完整的功能集合，通过多个Chiplets级联来获得操控性的线性增长，其中的主流代表有苹果的Apple M1 Ultra和AMD的Intel Sapphire Rapids。
其中，AMD作为引领Chiplet风潮、产品化进度最快的供应商，其自2019年的Zen 2构架便开始采用Chiplet技术，基于Zen 2构架的产品在单/多核处理能力上均有很大提高，能耗比改善明显。
使用了Chiplet技术的第二代霄龙处理器与第三代相比，核数增加了100%，电晶体数增加了102%至380亿，而硅片面积仅增加了18%，这充分显示了7nm晶片下高表面积优势。此外，第二代的整数和浮点运算操控性也分别提高了144%和97%。
此后，AMD也联手三星电子，借助三星电子先进的封装工艺技术，共同推出了3D Chiplet产品，并于2022年推出了 RDNA3 构架的 7000 系显卡，而这也是史上第一款采用Chiplet技术的 GPU。
在3D Chiplet技术的支撑下，AMD产品的竞争力渐渐提高，近两年来，AMD旗舰CPU、GPU的操控性不断提高，虽然与AMD相比仍有所欠缺，但市场中早已基本形成了两大寡头竞争的局面。
同时，AMD旗下含Chiplet技术的CPU产品销量占比不断提高，在2021年10月至2022年12月间，从约80%上升至97%，让AMD正式成为了Chiplet技术当之无愧的代言人。
而在AMD之外，AMD基于IDM优势，也积累了较为完整的互连技术优势。
基于IDM的制造优势，AMD开发了EMIB（全方位互连硅桥）和Foveros两种封装技术，分别对应横向和纵向之间的连接。AMDFPGA晶片Stratix 10最早采用了EMIB支持的Chiplet技术。
2023年，AMD基于Chiplet技术发布了第四代至强可扩展处理器和至强CPU Max，以及数据中心GPU Max。
至强CPU Max拥有56个操控性核，内核的4个小晶片使用EMIB连接，进行自然语言处理时高带宽内存优势可提高20倍操控性。而数据中心GPU Max是AMD针对高操控性计算加速设计的第一款GPU产品，一个封装中有超过1000亿个电晶体，拥有47个不同的块和高达128GB的内存。
在主攻PC端的供应商之外，苹果也采用了UltraFusion的构架，成功实现高速互连。
2022年3月，苹果推出的M1 Ultra晶片，又一次触动了晶片界的游戏规则。该是迄今为止苹果最强大的晶片，尽管很多计算晶片已采用Chiplet技术提高操控性，但苹果的“拼装货” M1 Ultra却还是让PC界震撼。
M1 Ultra 支持高达 128GB 的高带宽、低延迟统一内存，支持 20 个CPU核心、64个GPU核心和32核神经网络引擎，每秒可运行高达 22 万亿次运算，提供的 GPU操控性是苹果M1晶片的 8 倍，提供的GPU操控性比最新的 16 核 PC 台式机还高 90%，而达到峰值操控性时的功耗则要低100瓦。
而根据M1 Ultra发布的UltraFusion图示，以及苹果及其代工厂三星电子的公开专利和论文来看，本次M1 Ultra晶片的UltraFusion构架，应是基于三星电子第五代CoWoS Chiplet技术的互连构架，也正是三星电子在Chiplet技术中拥有如此先进的制造、封装工艺技术，才得以实现苹果的新构架，进而震撼业界。
可以毫不夸张地说，正是因为数十家供应商不断进行的Chiplet构架领域的研究，还有以三星电子为代表等供应商持续推制造工艺技术，才让近几年硬件圈仍能保持较快的发展速度，而今后对Chiplet的研究，也将继续推进下去。
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Chiplet，通富微电和芯原股份的机会？
在国际巨擘们纷纷入局的情况下，国内自然也有所涉足，但对于我国来说，Chiplet不仅仅意味着尖端技术的推进，还意味着国产现有积体电路制造能力的提高。
他们在与华为负责先进封测核心技术的部门研发总监的交流中，对方则表示，对于中国积体电路产业来说，Chiplet技术是在短期内最有机会破局先进晶片限制的路线。但虽然相当于换到了一个新的赛道，有了更多的机会，但整体上来说国内仍然需要加速追赶，其中封装作为最有机会的供应链环节，涌现了众多优秀的国产供应商与投资机会。
先进封装技术是Chiplet 实施的基础和前提，而近几年我国封测金融行业稳步发展，快速成长。
目前我国集成电路领域整体国产自给率较低，尤其是积体电路设备、材料与晶圆制造等环节，与国际领先水平差距较大，而封测为我国集成电路领域最具国际竞争力的环节，2022年，中国大陆有4家企业进入全球封测供应商前十名，分别为长电科技、通富微电、华天科技和智路封测。
而其中，通富微电作为深度绑定AMD的供应商，近几年业绩快速增长。
通富微电主要提供集成电路设计仿真，圆片中测，封装，成品测试，系统级测试等一站式服务，在2022的全球封测供应商中排名第五。公司封装类型齐全，涵盖框架类封装、基板类封装、晶圆级封装及COG、COF和SIP等，可以应用于众多消费、使用场景。
而得益于技术的领先， 通富微电目前已与AMD、英飞凌、意法积体电路、联发科、长江存储等国内外细分领域头部供应商建立了长期稳定的合作关系。而作为深度绑定AMD的封测供应商，通富微电的业绩，也充斥AMD崛起快速增长。
根据与通富微电相关人士的交流，奇偶派得知AMD GPU 80%都是由通富微电来进行封测，AMD全系列产品占到了公司收入的五成之上。
通富微电于2016年成功收购了AMD苏州及AMD马来西亚槟城各85%股权，与AMD形成了“合资+合作”的强强联合模式，在深度锁定了AMD供应链并占据AMD封测订单大部分份额的同时，积极承接国内外客户高端产品的封测业务，进一步棋增强了公司业绩确定性。
通富微电营收图
所
而在Chiplet技术方面，通富微电提前进行了2.5D/3D等先进封装技术布局，公司目前已建成国内顶级超大尺寸FCBGA 研发平台与2.5D/3D封装平台，各项技术布局进展顺利。
目前，早已开始大规模生产Chiplet产品，工艺技术节点方面，7nm产品成功实现量产，5nm产品也完成了研发，进入量产前夕， 随着AMD采用Chiplet技术的新产品陆续发布，公司有望充分受惠。
而在封测之外，上游的积体电路IP在IC设计中，也起着不可或缺的作用。
积体电路IP是指集成电路设计中预先设计、验证好的功能模块，位于IC设计上游，提供SoC所需的核心功能模块，该环节拥有技术密集度高、知识产权集中、商业价值昂贵等特征，是集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力体现。
Chiplet则开启了新型IP复用模式，将硅片级别的IP进行复用，大大降低了开发时间、提高了产品良品率与重复使用率，同时也给予了晶片IP公司新的发展机遇。
而在国内，芯原股份作为业内的佼佼者，或将借Chiplet技术快速发展。
芯原股份是国内领先的一站式晶片定制服务和积体电路IP授权服务企业，在全球积体电路IP授权供应商中排名第七，而IP种类与成长率在全球前七中排名均为前二。
芯原有六大核心处理器IP，分别为图形处理器IP、神经网络处理器IP、视频处理器IP、数字信号处理器IP、图像信号处理器IP和显示处理器IP，此外还有1400多个数模混合IP和射频IP。
芯原股份IP数量示意图
而在Chiplet领域的探索上，芯原股份在极早期便前瞻性布局IP晶片化，目前公司早已推出了基于Chiplet构架所设计的高端应用处理器平台，该平台12nm SoC版本已完成流片和验证，并正在进行Chiplet版本的迭代。
此外，芯原还是中国大陆首个加入UCIe产业联盟的企业，也意味着受到了国际Chiplet“联盟”的认可。今后，利用Chiplet技术进行IP晶片化有望让公司充分受惠于尖端技术发展，增添全新商业模式。
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写在最后
进入后安德森黄金时代后，当先进晶片难以推动硬件设备快速发展之时，Chiplet技术早已正式成为积体电路金融行业的重要发展趋势之一。据研究机构Omdia数据显示，全球Chiplet处理器晶片市场规模预计到2024年达58亿美元，而到2035年将突破570亿美元。
而对于国内来说，在先进晶片发展被封锁，难以快速推进的情况下，Chiplet也为国产替代开辟了新思路，有望提高中国集成电路产业综合竞争力，正式成为我国集成电路产业逆境中的突破口之一。
而在这个产业发展叠加封锁突破的大背景下，国内相关供应链也将迎来价值重塑，供应链中的相关公司本就实力充足，也必会在本次更换赛道的发展中跻身国际龙头，寻找到新的业绩增长空间。
参考资料：
1.《后安德森黄金时代新星，Chiplet与先进封装风云际会》，中航证券；
2.《Chiplet与先进封装共塑后安德森黄金时代积体电路供应链新格局》，东方财富证券；
3.《Chiplet助力积体电路产业弯道超车，先进封装、IC载板、积体电路IP等多环节受惠》，东莞证券；
4.《Chiplet如何助力AI晶片算力跨越》，民生证券；返回搜
