临近2023年底,据环球通讯社所悉:InsightAce Analytic于11月28日向全球揭晓了其名为“Global Chiplet Market Research Report"(全球小芯片市场研究报告)的最新研究报告。

根据InsightAce Analytic最新研究显示:

2022年全球Chiplet市场价值为50.3亿美元,预计到2031年将达到6333.8亿美元,2023-2031年预测期间复合年增长率为71.3%。

图片及数据来自:InsightAce Analytic
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图片及数据来自:InsightAce Analytic

详读报告后我们不能发现:在这个半导体行业正处于周期底部且需求向上切换之际,在生成式AI“智算一体”的需求与Chiplet技术“高密度、低成本”的夹击下,一场垂直性的行业新循环或将来临。

由于对数据中心、人工智能、高性能计算和 5G 基础设施等领域的更高性能和更专业的半导体解决方案的需求的增加,随着半导体行业寻求创新方法来克服传统单片芯片设计的局限性,Chiplet市场需求预计将持续增长。

与此同时,新的应用程序和用例也将随着Chiplet技术及市场的完善陆续出现,从而形成技术支持-市场需求-资金供给的优质循环。

随后,在其区域划分之下,报告显示:亚太地区的Chiplet市场预计将占据主要市场份额:

报告显示:该地区人工智能和数据中心的快速增长推动了对高性能、高能效计算解决方案的需求,使Chiplet成为有价值的组件。该地区是许多无晶圆厂半导体公司的所在地,这些公司设计芯片但外包制造,这些公司经常利用Chiplet来开发尖端产品。

另一方面,北美地区的Chiplet市场份额也将不断提升:北美的数据中心一直是 Chiplet 技术的重要推动力。云计算和数据分析应用对节能、高性能处理器的需求推动了基于 Chiplet 的服务器处理器的开发;北美在 HPC 领域拥有强大的影响力,机构、研究中心和企业都需要强大的计算解决方案。

正如报告中压轴的市场应用趋势及竞争格局所示:行业巨头已成领跑破风之局,更多的企业、机构及个人也在Chiplet技术的道路上不断探索:

报告中所涉及的地区及企业
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报告中所涉及的地区及企业

就在最近两年,Apple、AMD、Nvdia、Inter等企业在产业落地及商业化应用等领域已形成一股新的气象:

2022年3月9日,Apple推出其承载Chiplet技术的芯片——M1 Ultra;使用UltraFusion技术使得M1 Ultra的晶体管数量达到 1140 亿,且可同时传输超过10000个信号,实现高达 2.5TB / s 低延迟处理器间带宽。

2023 年 9 月,在 Innovation 2023 上,Inter推出了 Pike Creek,这是首款连接到 UCIe 的基于 Chiplet 的测试芯片。

AMD在CES 2023上披露了其下一代数据中心处理器Instinct MI300,其9个裸片被3D堆叠在四个6nm基础裸片之上,而且这些裸片是有源的中介层,可以处理 I/O和各种其他功能。

而对于Nvdia而言,从 Blackwell 开始(Blackwell GPU 到目前为止计划于 2024 年针对数据中心和人工智能领域发布)我们可能会看到 NVIDIA 的第一个芯片组封装设计......

当然,在Chiplet技术的探索道路上,中国作为全球应用端(创新)最活跃的市场,相关“探索者”的出现也不足为奇;正如在此研究报告中唯一出现中国大陆企业——Chipuller(奇普乐)而言,其也在为构建开放的Chiplet技术生态添砖加瓦。

图片来源:奇普乐
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图片来源:奇普乐

众所周知,目前Chiplet可以并行设计和生产,这使得芯片的开发周期大大缩短,进一步加速了产品的生产时间;在此之上,通过奇普乐自研的Chipuller 1.0平台应用端,终端用户可以体验一个简单而高效的定制流程。

除此之外,Chipuller(奇普乐)所掌握的Chiplet技术结合了芯片堆叠、SASiRogo®(硅上互联系统)中电源管理和外设IP的集成,并提供了比传统PCB更小、比ASIC更灵活的单芯片解决方案......

由上可见:中国的“Chiplet探索者们”对于Chiplet技术的猜想、理念及应用的迸发与落地,并不是一蹴而就的;其核心及基础更多地来源于行业内外设计端、研究端、应用端及市场端的广泛的探究及摸索。

就如2022年12月,在第五届软件定义晶上系统技术与产业联盟大会上,邬江兴院士对于我国集成电路的设计端新形式而言:

图片来源:邬江兴院士PPT
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图片来源:邬江兴院士PPT

其所提出的软件定义晶上系统(SDSoW)以颠覆性的集成电路设计方法、计算范式、集成方式和组装工艺,将体系架构创新和晶圆集成工艺创新有机融合,可提供三个数量级以上的性能与效能综合增益。

邬江兴院士表示:如果将SoC看做是单间平房,那么SiP就是平房群,SoW(Chiplet)就是楼群,而SDSoW则是“魔方”楼群,它不仅有密度还有灵活性;从SoC发展到Chiplet实际上通过扩维的角度,体现的是倍数级的增益,但从Chiplet到SDSoW是系统的增维,体现的是指数级的增益。

在整体概念及研究领域,也正如2023年10月中科院——《集成芯片与芯粒技术白皮书》中所言:

图片来源:《集成芯片与芯粒技术白皮书》
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图片来源:《集成芯片与芯粒技术白皮书》

集成芯片的概念源于 2010 年台积电的蒋尚义博士提出的“先进封装”概念,他提出可以通过半导体互连技术连接两颗芯片,从而解决单芯片制造的面积上限,解决板级连接的带宽极限问题。而后,时任美国美满电子公司总裁的周秀文博士(Sehat Sutrardja)将“模块化”设计思想与方法进一步融入。

经过多年学术界和企业的发展,“先进封装”已无法涵盖多芯粒集成后所形成的新系统的科学与技术,于是在 2022 年自然科学基金委召开的双清论坛上,孙凝晖院士、刘明院士以及蒋尚义先生等我国学者在凝练相关基础技术后提出“集成芯片(Integrated Chips)”这一概念替代“先进封装”、“芯粒”等称谓,用于表达其在体系结构、设计方法学、数理基础理论、工程材料制造等领域中更丰富的含义。

或许,随着我们对Chiplet技术的探索不断深入、随着一个个新的概念及应用的不断迸发,以“Chiplet技术”为动力的半导体产业新循环将远远不止于此;或许在未来很长的一段时间内,Chiplet的骄阳仍将如红似火!

由于篇幅受限,本次Chiplet技术就先介绍这么多......

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奇普乐将在每周,不定时更新~

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最后的最后,借由牛顿的一名言:

真理的大海,让未发现的一切事物躺卧在我的眼前,任我去探寻。

愿每一位半导体从业者可以——

常思量,探长远!