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拼接芯片似乎已經成為芯片圈的新時尚

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蘋果3月的春季新產品發布會發布了兩件M1 Max芯片粘合而成M1 Ultra，超越自稱性能Intel頂級CPU i9-12900K和GPU性能天花板NVIDIA RTX 3090。

NVIDIA也在3月的GTC上公布用兩塊CPU"粘合而成Grace CPU超級芯片的預期性能是尚未發布的第五代頂級芯片CPU的2到3倍。

更早之前，AMD在其EYPC系列CPU中，也用過"黏合"這一步將芯片設計成本降低一半。

自己芯片的粘合似乎不是問題，那么能否從全球市場選擇性能最好的芯片粘合在一起，創造更強大的芯片呢？

幾周前，芯片可以互連"萬能膠"出現了，Intel、AMD、臺積電等芯片公司聯合成立小芯片互聯產業聯盟，定制UCIe 1.0（Universal Chiplet Interconnect Express）標準。

多年以來，AMD、Intel、臺積電、Marvell例如，芯片公司推出了一些類似小芯片的設計，Intel稱之為Foveros小芯片法推出了3D封裝的CPU平臺，封裝方式為10nm處理器內核和4個22nm集成處理器內核封裝；臺積電也在開發一種稱為集成芯片系統的方法（SoIC）的技術。

在這些技術中，裸片對裸片的連接至關重要，即一個裸片和另一個裸片需要連接"黏合"在一起，每個裸片都包含一個物理界面IP公共接口模塊可以連接兩個裸片。

在Chiplet在初步探索中，許多公司開發了具有專有接口的互連，實現了自己芯片模型之間的互連。

由于Chiplet最終目標是在內部或多個芯片供應商中獲得高質量、可互操作的芯片模塊，因此Chiplet進一步發展取決于行業內是否有標準接口可以連接不同的芯片模型，即可以粘合各種芯片模塊的芯片"萬能膠"。

萬能膠今年3月初UCIe芯片膠時代終于迎來了新的起點。

"各行業開放標準的實施將導致該行業的爆發，遵循該行業的發展規律，UCIe對Chiplet發展意義重大，是的Chiplet時代到來的重要標志。"華封科技創始人王宏波告訴雷峰網(微信官方賬號:雷峰網)。

"Chiplet它已經在這個行業推廣了很多年，一直在進產業化，很大一部分原因是等待標準的建立。如果你選擇了錯誤的標準，結果就不會得到市場的認可，這將浪費大量的精力。"芯原股份創始人、董事長兼總裁戴偉民表示。

不過，在UCIe在確立之前，業內有各種接口類型，"萬能膠"是否意味著那些曾經出現過的人？Chiplet探索過該領域的芯片公司之前的努力都白費了？

王宏波認為，Chiplet這意味著通過先進的包裝連接不同的芯片模塊。"在Chiplet在發展的早期階段，每個家庭都會根據自己的產品需求Chiplet進行獨立投資和研究，在某些方面取得技術突破，然后聚集成行業標準，這是一個正常的發展過程。"

晶方科技副總經理劉宏軍認為，UCIe標準的制定肯定會使用一些已經定義和熟悉的協議，但也有一些新的標準和包裝集成方法需要重新定義，以實現更好的可操作性。UCIe小芯片互聯的技術標準化不是推翻行業之前的工作。"

要理解UCIe對Chiplet時代即將產生的積極作用可以相同PCIe甚至可以在協議層進行類比UCIe理解為PCIe擴展縮微互聯網結構。

"之前的PCIe解決了計算機系統及周邊設備的數據傳輸問題，UCIe解決了小芯片和小芯片的數據傳輸問題。如果沒有統一的電氣信號標準，許多企業將不會共同完成系統集成的生態合作。如果沒有合作，就會進入該局Chiplet單個企業很難完成產業發展所需的生態建設。"劉宏鈞說。

王宏波也表達了同樣的觀點，"PC時代，Intel主導建立的x86系統有一系列標準，如：PCIe標準可以使其他家庭的產品相同Intel的CPU分工協作，x86系統的一系列標準構建了整個系統PC時代的硬件系統，到了Chiplet時代，其實是將軍PC時代建立生態系統的邏輯縮小復制到芯片中，Chiplet作為芯片組合，也需要依靠UCIe該標準方便地將不同公司的芯片設計與芯片結合起來，建立生態系統，促進整個行業的發展。"

不過，PCIe經過十多年的發展才成為主流，UCIe1.0的出現只是Chiplet時代真正到來的起點，距離Chiplet真正成為主流還有很長的路要走。即使像強大一樣強大。Intel，實現量產也需要花費大量的時間和精力。

工藝成為第一難，沒有人愿意承擔工程費用

"事實上Chiplet最大的困難不是協議的制定，而是產品定義和制造環節。統一協議和標準是降低研發成本，加快市場應用。"風險投資總監劉凌濤告訴雷峰。

劉宏鈞持同樣的觀點，他認為雖然UCIe統一標準的建立為行業指明了方向，但具體物理層指標帶來的工藝能力要求和大規模制造環節仍存在諸多挑戰，如包裝體內多層材料的堆疊，從硅間堆疊到硅、有機材料、金屬等材料。

"連接這些材料需要小的引線和線寬，復雜性高，良率受工藝影響大，成本高。"劉宏鈞說。

以Intel的EMIB為例，從Intel在發表的公開論文中可以發現，EMIB工藝實現面臨許多問題，需要材料和工藝的開發。硅橋的設計需要由了解材料、包裝、工藝和信號完整性的高級工程師共同實現。

此外，除蘋果外，還需要改進晶圓制造材料和設備的時間和成本Intel除部芯片公司以外無法承受的。

不僅如此，即使有，UCIe該芯片萬能膠，"Chiplet在哪里"也很難解決問題。

"UCIe之后，Chiplet面臨的是Chiplet誰先邁出供應商和應用商的第一步？這也是一個'雞與蛋&問題。Chiplet供應商更關心的是Chiplet一次性工程費用（NRE）誰來承擔，應用程序員擔心是否有足夠的錢Chiplet可應用，還有Chiplet何時可以首先驗證產品的性價比。"戴偉民說。

正因為如此，即使有了UCIe每個人都很容易停留在觀望階段，等待第一個吃螃蟹的人出現。"芯原正在有意使用Chiplet企業積極溝通，努力探索潛在客戶'眾籌'Chiplet有望盡快打破僵局。"戴偉民補充道。

延續摩爾定律，萬能膠芯片不是萬能的

芯片萬能膠普及的關鍵在于能否延續摩爾定律對芯片公司更有價值。

從產業鏈的角度來看，一方面，Chiplet作為半導體行業的技術趨勢，芯片公司需要在自己的位置上做最好的工作，通過分工減少合作Chiplet芯片與市場需求的時間和周期相匹配，因此芯片公司之間的連接將更加緊密。另一方面，芯片通用膠似乎正在重寫芯片公司或芯片產品的評價系統或維度。

"長期以來，最先進的前晶圓工藝節點往往是芯片最佳性能的象征，最先進的工藝節點往往引領芯片性能的發展趨勢。Chiplet在時代，多芯片異構系統集成可能取代單個先進工藝節點的競爭力，異構集成能力逐漸成為評價芯片設計或制造公司的新公司MoSys代理標準。"劉宏鈞補充道。

"正因為如此，Intel主導參與了UCIe為了圍繞標準建立一個標準Chiplet對于技術的生態系統IDM2.戰略升級至關重要。"

值得一提的是，當先進工藝削弱芯片性能提升的重要性時，有利于中國大陸芯片產業在晶圓制造領域的發展，尤其是中國大陸在先進封測領域，Chiplet時代有望占據一定的優勢。

"與先進制造相比，中國與國際先進水平在先進包裝方面差距不大，Chiplet有利于我國芯片產業的發展。"戴偉民說。

盡管從成本優勢的角度來看AMD、Intel多芯片明多芯片架構具有一定的經濟性，但事實上，與微晶體管相比，芯片通用膠并不總是帶來最大的成本優勢。

清華大學交叉學院博士研究生馮寅瀟和清華大學交叉學院助理教授馬愷聲發表了一篇文章Chiplet通過建立成本計算論文Chiplet精算師的成本模型準確評估了多芯片集成系統的成本效益。

結果發現，現階段Chiplets方案只有在800平方毫米的大芯片上才能真正盈利，工藝越先進，盈利效果越明顯。nm當產量達到2000萬時，多芯片架構開始帶來回報。

戴偉民還表示，并非所有芯片都適合使用chiplet不要為了拆分而拆分。在許多情況下，單個集成系統芯片（SoC),如基于FD-SOI集成射頻無線連接功能的物聯網系統芯片更有價值。

平板電腦應用處理猖獗，自動駕駛域處理器，數據中心應用處理器將是Chiplet三個領域率先落地。也是解決方案chiplet雞和蛋問題的動力。

也就是說，雖然Chiplet有能力延續摩爾定律，但對于絕大多數不太先進的芯片公司來說，沒有必要提前為芯片通用膠支付費用。所以你可以理解為什么UCIe工業聯盟由幾家芯片巨頭共同建立。

但不可否認的是，性能、功耗和面積的升級仍然是芯片行業發展的目標。隨著越來越多的終端產品開始負擔得起更先進的工藝，芯片通用膠的主流時代將不再遙遠。

有一天，當芯片通用膠的再利用能力達到一定水平時，就有能力完全戰勝晶體管集成。