美國芯片法案惡意阻擊中國芯，Chiplet會是最優解嗎？

電子發燒友網報道（文/吳子鵬）日前，美國總統拜登正式簽署總額高達2800億美元的《芯片和科學法案》，其中527億美元將用于芯片部分補貼，增強美國本土半導體制造，并限制先進工藝流向中國。

是的，美國芯片法案嚴格限制接受補助的企業來中國投資先進工藝的制造項目。近期，美國已經開始升級對中國半導體設備出口限制，從10nm提升至14nm。根據最新報道，美國已經通知該國所有半導體設備廠商，禁止出口14nm及以下工藝的設備給中國。

在這樣的情況下，國內是否該花更大的力氣推行Chiplet？Chiplet會在中國芯片產業出奇效嗎？

國內Chiplet產業鏈

在國產芯片領域，近日又迎來了一個和Chiplet有關的產業新聞，在壁仞科技發布的首款通用GPU芯片BR100中，采用了Chiplet設計理念，讓芯片總面積可以突破光罩尺寸對單芯片面積的限制，集成更多的算力和通用性邏輯。壁仞科技聯合創始人、CTO洪洲表示，“Chiplet設計讓我們可以通過一次流片，同時得到兩種芯片，大大加快了迭代速度，同時覆蓋不同層級的市場?！?br />
當然，在芯片設計方面，華為其實很早就開始布局Chiplet，華為于2019年推出了基于Chiplet技術的7nm鯤鵬920處理器。在當時，鯤鵬920是業界最高性能ARM-based處理器，典型主頻下，SPECint Benchmark評分超過930，超出業界標桿25%。

在芯片產品背后，國內也在積極布局圍繞Chiplet技術的產業上下游。

目前，美國探討的Chiplet和國內二級市場熱炒的Chiplet概念有些許差別。在美國總統科學技術顧問委員會（PCAST）的文件中提到了Chiplet，依然是一種芯片設計的方法，一種包括產品中常見的、非創新部分的芯片——使初創公司和學術研究人員能夠更快地創新，并大幅降低他們的開發成本，目的主要是降低先進制程下單個die的面積，提升良率并降低成本。而國內二級市場熱炒的Chiplet是指將多個模塊芯片與底層基礎芯片封裝在一起，形成一個系統芯片的封裝技術，是在成熟制程下做系統芯片的創新。因此，對于美國倡導的Chiplet而言，承載平臺會是中間件，而國內現在熱潮的chiplet概念股則將承載平臺放在了PCB板或其他類型載板上。

當然，雖然概念有差異，但很顯然國內是豐富了Chiplet的概念，美國所宣揚的在國內同樣在推動。并且，無論走何種路線，對于芯片設計而言，EDA工具都是不可或缺的。

在國產EDA方面，芯和半導體目前已經加入了UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）產業聯盟，正攜手推動Chiplet接口規范的標準化。而奇普樂在推動Chiplet技術相關可編程硅基板落地的同時，也在布局相關的軟件，根據該公司的暢想，未來的Chiplet應用是“拖拽式”的，在一個基板上融合市面上幾乎所有的主流半導體廠商研發生產的傳感器、存儲器、微處理器和射頻等器件。此外，奇異摩爾和瞬曜EDA等也在布局3DChiplet相關的軟件平臺。

在國內目前布局Chiplet技術的企業中，IP供應商是一股重要的力量，包括芯原股份、芯耀輝、牛芯半導體、燦芯半導體等公司都在布局Chiplet。這些公司里面，芯原股份最具代表性，是國內Chiplet產業的中堅力量。芯原股份是國內最早開展Chiplet相關技術研發的企業之一，在UCIe規范制定的早期就已參與討論。芯原股份近期在投資者關系活動記錄表中表示，Chiplet是半導體行業的重要發展趨勢之一，公司這幾年來一直在致力于Chiplet技術和產業的推進，通過“IP芯片化，IP as a Chiplet”和“芯片平臺化，Chiplet as a Platform”，來實現Chiplet的產業化。

剛剛上面已經提到，國內目前對于Chiplet的探討很多落腳點是在封裝層面，先進封裝是其中一個非常重要的技術。因此，長電科技、華天科技、通富微電國內三大封裝企業都成為了Chiplet熱門企業。這其中，長電科技已經于6月加入UCIe產業聯盟，去年推出了XDFOI全系列極高密度扇出型封裝解決方案；而通富微電此前回應投資者時表示，公司在Chiplet、WLP、SiP、Fanout、2.5D、3D堆疊等方面均有布局和儲備；而華天科技2021年年報有顯示，該公司有集成電路多芯片封裝擴大規模項目。除了傳統的三大家，也有很多初創企業也在布局圍繞Chiplet的先進封裝，比如芯云凌，該公司致力于先進工藝制程高端ASIC設計技術和先進封裝技術相融合的芯片及系統聯合設計和整合設計。

當然，國內目前還有很多企業是專門做Chiplet的，比如上面提到的深圳奇普樂，以及奇異摩爾等公司。

國內Chiplet待解難題

從上面的統計能夠看到，國內圍繞異構集成和先進封裝在IP、封裝、EDA軟件和PCB板材等方面對Chiplet都有所布局，且在產品端也已經有產品面世。綜合這些信息來看，足見國內對Chiplet的重視。

不過，要想將Chiplet打造成為中國芯的突圍之路，還有很多難題需要解決。

首先肯定是標準問題，無論是從先進制程角度出發，還是從先進封裝角度出發，Chiplet都需要一個統一的標準，否則碎片化就足以摧毀這個產業。目前，國內已經有非常多的公司參與到了UCIe產業聯盟，但是如上所述，這個聯盟的發起更多是為了解決先機制程的良率和成本等問題，這條主線無法解決國內因為芯片制造工藝受限引發的問題。但筆者認為，打造我們自己的Chiplet標準，連接我們自己的芯片也不可取，目前芯片產業全球化特征明顯，以封閉理念推動我國自己的Chiplet標準只會將路越走越窄，且國產芯片在很多功能芯片方面也并不達標。那么，如何用全球化、開放的Chiplet標準解決國內芯片下游產業遇到的特殊問題就是一個待解的難題。

第二個問題是我們該如何用好先進封裝？封裝產業是國產芯片發展較為成熟的一個領域，達到了國際領先水平，在先進封裝方面和國際廠商的差距并不明顯。很多人都將先進封裝+Chiplet定義為國產芯片換道超車的好機會，但在芯粒實現模塊化復用并具有一定規模之后，對于國產芯片而言，如果打通先進封裝各環節也是一個問題，比如載板和中間件該如何統一定義？這方面也需要站在更高維度去統籌。

此外，Chiplet技術雖然打著超越摩爾的旗號，但核心訴求依然是打造更高性能的SoC，那么國產芯片在EDA工具以及核心處理器方面的短板是無法回避的問題。

后記

美國芯片法案正式落地之后，國產芯片發展勢必會面臨更加嚴峻的局面，先進封裝+Chiplet確實是當前能想到的可謂是最佳的發展路徑，但要兌現這種發展模式的潛力，國產芯片需要一個專業有遠見的“智囊團”，更好地做好產業統籌。