近期，中国成立了自己的Chiplet（小芯片，或芯粒）联盟，由多家芯片设计，IP，以及封装、测试和组装服务公司组成，同时推出了相应的互连接口标准ACC 1.0。

在美国打压，中国寻求半导体产业链关键环节自主可控的当下，这一联盟的成立，颇有与由AMD、Arm、英特尔、台积电和ASE（日月光）主导的UCIe联盟分庭抗礼的意味。

从技术层面来看，Chiplet的价值和发展前景已经在全球半导体界达成普遍共识。


关于Chiplet

Chiplet并不是创新概念，它很早就被提出来了，只是市场应用需求没有发展到这一步，因此长期处于“隐身”状态。之所以在近几年火热起来，主要原因是先进制程（5nm及以下）的成本高的惊人，绝大多数芯片企业难以负担。Chiplet则可以在很大程度上解决这一问题。

2022年12 月 16 日，首个由中国集成电路领域相关企业和专家共同主导制定的《小芯片接口总线技术要求》团体标准正式“第二届中国互连技术与产业大会”上通过工信部中国电子工业标准化技术协会的审定并发布，这是中国首个原生 Chiplet 技术标准。

这项标准中介绍小芯片接口技术有以下应用场景：

1、C2M (Computing to Memory)，计算芯片与存储芯片的互连。

2、C2C (Computing to Computing)，计算芯片之间的互连。两者连接方式：

3、采用 并行单端 信号相连，多用于 CPU 内多计算芯片之间的互连。

4、采用 串行差分 信号相连，多用于 AI、Switch 芯片性能扩展的场景。

5、C2IO (Computing to IO)，计算芯片与 IO 芯片的互连。

6、C2O (Computing to Others)，计算芯片与信号处理、基带单元等其他小芯片的互连。


Chiplet的优势

Chiplet可以把传统的单芯片设计方案改成多芯片（Die）进行设计，并利用先进封装工艺进行集成。它的优势主要有以下几点：

1、提升芯片制造良率，由于良率和芯片的面积有关，面积越大，良率大概率会越低，因此，把一个大芯片分拆成多个小芯片（Die）设计并分别投片，就可以提高良率，良率提升，还可以降低制造成本。

2、以不同的工艺实现一颗芯片，用先进制程制造CPU等计算核心，用相对成熟的制程制造I/O之类的功能块，可以很好地控制整体成本。

3、设计更加灵活，设计出的Die，通过不同的组合方式，可设计出不同功能的芯片。

虽然有这么多好处，但Chiplet技术并不成熟，各种Die、接口I/O、总线等，与常规的SoC有很大区别，需要制定统一的标准，从而使产业链上的设计、制造、封装等厂商能按照标准操作，才能实现高效、规模化生产。因此，UCIe和ACC 1.0等行业规范相继推出。

Chiplet面临的挑战

Chiplet优点很多，同时也面临着很多问题，会阻碍其发展：

1、应用场景，并不是所有应用类型的芯片都适合做Chiplet，目前来看，CPU、GPU等处理器最适合做Chiplet，而且是在高性能应用领域，像智能手机等消费类电子设备用的芯片，很少需要采用Chiplet设计，

2、成本，只有传统SoC成本达到一定量级，改用Chiplet设计才划算，成本是近些年Chiplet越来越火爆的关键，原因在于以7nm、5nm、3nm，以及未来的2nm、1nm为代表的先进制程，生产成本对于绝大多数芯片企业而言是天文数字，只有少数企业能够承担。因此，将采用多种制程的Die“混装”起来的Chiplet设计，就成为了多数企业可以采用先进制程的解决方案，这样不仅可以享受到先进制程的好处，还可以有效控制总体成本。

关于采用Chiplet设计方案的成本临界点，马恺声老师在“算一算Chiplet的成本”一文中有过分析，总结为以下两方面：

（1）、如果芯片面积在200平方毫米以下，没有必要做Chiplet，真正有收益的是在800平方毫米以上的大芯片。（2）、当硅片缺陷的成本超过封装成本时，Chiplet架构会产生明显的成本效益

3、良率问题，当一个采用Chiplet架构的芯片完成封装，由于内部有多个Die，有的芯片内部功能块繁多且复杂，处理器、内存和I/O控制等组合在一起，可能有100多个Die，假设一种Die的良率超过90%，那么它们组合在一起，整个芯片的良率肯定不到90%，且组成的Die越多，整体良率越低。低良率会给封装厂和芯片拥有者带来很多麻烦，其实，归根结底，还是成本问题。

4、测试问题，在多数情况下，很难判断Die是否可以在封装完成之前正常工作，当不同的Die并排放置时，芯片顶部的I/O焊盘很小，而且极难直接测试。为了与探头良好接触，需要施加相当大的压力，这可能会损坏触点和芯片内部结构。尽管晶圆代工厂会测试晶圆，但这种测试难以做到详尽无遗，实际上只是为了筛选出明显的缺陷。目前，面对这一测试问题，业界知名封测大厂，以及顶尖科研机构都提出过解决方案，但都属于摸索阶段，并未成熟。

综上，Chiplet有很多优势，同时，要想拓展更广阔的市场，面临的问题也不少，还需要不断探索。


企业纷纷入局Chiplet

寒武纪的思元370是采用Chiplet（Chiplet）技术的AI芯片,它将2颗AI计算Chiplet封装为一颗AI芯片。

壁仞科技最近发布的通用GPU芯片BR100也采用了Chiplet的设计理念，并且发布了单个Chiplet产品BR104，Chiplet的设计方案使之一次流片，得到两种芯片。

2022年7月25日，超摩科技宣布完成超亿元Pre-A轮融资，本轮融资由达泰资本领投，云岫资本担任独家财务顾问。北京超摩科技成立于2021年，是一家基于Chiplet架构的高性能CPU设计公司。

2022年8月15日，奇异摩尔（上海）集成电路有限公司（以下简称“奇异摩尔”）宣布完成亿元种子及天使轮融资，奇异摩尔成立于2021年初，专注于2.5D及3DIC Chiplet产品及服务，主要提供高性能通用底座Base die、高速接口ChipletIO Die、Chiplet软件设计平台等产品。

生态建设是一项技术革命的关键，唯有越来越多的芯片设计企业开始采用Chiplet设计的时候，才能使国内整个Chiplet生态更成熟稳定。

2022年3月，由AMD、Arm、ASE、Google Cloud、英特尔、Meta、微软、高通、三星和台积电等行业领军企业联合宣布成立UCIe产业联盟，共同打造Chiplet互联标准、推进开放式的Chiplet生态，并制定UCIe的相关技术标准和规范。此后，云服务厂商、芯片代工厂、系统原始设备制造商、芯片IP供应商和芯片设计公司纷纷加入UCIe联盟，不难看出计算产业对于Chiplet标准建设和生态构建的期许

国内企业中，芯原微电子、芯动科技、长鑫存储、芯和半导体、芯耀辉、摩尔精英、灿芯半导体、忆芯科技、牛芯半导体、芯云凌、超摩科技、希姆计算、世芯电子、阿里巴巴、辉羲智能、OPPO、爱普科技、力积存储、蓝洋智能等多家国内企业已成为 UCIe 联盟成员。

Chiplet是中国半导体的“救命稻草”吗？

不止在国际，近几年，Chiplet在中国大陆也非常火爆，特别是美国开始打压中国半导体业以来，可以减少先进制程用量，同时又能享受到先进制程好处的Chiplet备受期待。

首先要肯定的是，中国发展Chiplet是没错的，无论是技术本身，还是应用需求，它都代表着未来的发展方向。不过，对Chiplet寄予过高期待，指望它解决关键问题，就有些跑偏了。

首先，如前文所述，在目前和未来相当长一段时期内，Chiplet设计主要用于大型CPU和GPU等处理器，那么，中国的相关芯片发展情况如何呢？

CPU方面，目前，国产CPU，特别是大芯片，与国际大厂存在明显差距：首先，CPU各项参数（核心数、主频、内存信道等）、性能有较大提升空间，与英特尔和AMD相比，国产CPU在先进制程的晶圆加工工艺方面存在较大差距，这也会影响整体性能表现。

国产CPU代表企业主要包括龙芯中科、华为海思、飞腾、兆芯等，而这些企业的产品多以PC、嵌入式应用为主，涉猎大芯片的不多，只有华为海思、寒武纪科技等少数企业重点研发采用7nm及更先进制程的服务器芯片和AI芯片。

GPU方面，英伟达等国际GPU龙头企业已经牢牢构建了专利墙，中国厂商在开发过程中，绕开现有专利具备一定难度。无论是老牌企业，如景嘉微和海光，还是新兴创业公司，如芯动科技、壁仞科技、摩尔线程、沐曦集成电路、天数智芯等，大多还处于发展初期，且所设计的芯片规模有限，采用Chiplet设计的还不多。不过，这些GPU企业，特别是创业公司，还是有很大发展潜力的，虽然短期内难以在大芯片领域形成规模，但长期发展前景还是值得期待的。例如，在云端GPGPU方面，天数智芯是最近几年异军突起的本土企业，该公司推出的7nm制程云端训练和推理GPGPU，能够为云端AI训练和HPC通用计算提供高算力和高能效比。类似这样的芯片是中国本土Chiplet技术发展的希望。

还有一点很重要，那就是IP。与SoC相比，Chiplet设计需要更多IP，中国大陆在IP设计和供给方面还有很长的路要走。

对于中国发展Chiplet，清华大学教授、中国半导体行业协会副理事长魏少军持谨慎乐观的态度，2022年，在一次接受媒体采访时，他表示，不管Chiplet怎么发展，它还是要先有Chip（芯片），所以其目标还是在成本可控情况下的异质集成，只能是先进工艺的补充。

魏少军认为，中国集成电路产业总体上还处在追赶过程中，Chiplet的出现并不能使这一态势发生根本性改变。如果说我们今天的芯片设计主要依赖国外的IP和EDA工具，那么在Chiplet时代，我们用到的芯粒和EDA工具大概率还是依赖国外厂商。不过，魏少军也指出，中国企业亦可在Chiplet上有所作为，比如中国企业可以借助Chiplet更快地发展应用。

Chiplet的出现给芯片行业开辟了一片新天地，后续很可能会出现一种新的商业模式，即通过集成标准芯粒来构建专用芯片的企业，这也是一些国际大厂打造Chiplet标准的原因。通过标准的设立，可以把自己生产的芯片变成Chiplet企业使用的“标准产品”，被不断地集成到各种最终应用中，从而扩大自己的市场。就这方面而言，中国成立自己的Chiplet联盟，并推出相应的互连接口标准ACC 1.0，还是很有前瞻性的，这从一个侧面体现出中国相关企事业单位要从底层做起，发展本土Chiplet的愿望。

总体而言，Chiplet有很好的应用和发展前景，但它不是中国半导体业冲刺国际先进水平的灵丹妙药。要想提升全行业竞争力，还是要有决心和毅力，秉持十年磨一剑的精神，全方位发展本土半导体材料、设备、IP、设计和制造水平。