光大证券:把握Chiplet技术带来的投资机会
时间:2022-08-09 00:00:00来自:智通财经字号:T  T

智通财经APP获悉,光大证券发布研究报告称,Chiplet作为广泛受关注的新技术,给全球和中国的半导体市场带来了变革与机遇,积极把握Chiplet技术带来的投资机会。Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率,降低设计的复杂度和设计成本,降低芯片制造的成本等优点。全球半导体芯片巨厂纷纷布局,未来市场空间广阔。关注:芯原股份-U(688521.SH)、通富微电(002156.SZ)、长电科技(600584.SH)、长川科技(300604.SZ)、华峰测控(688200.SH)、兴森科技(002436.SZ)、华大九天(301269.SZ)。

光大证券主要观点如下:

Chiplet:延续摩尔定律的新技术,在摩尔定律日趋放缓的当下,有望延续摩尔定律的“经济效益”。

Chiplet又称芯粒或者小芯片,它是将一类满足特定功能的die(裸片),通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起,形成一个系统芯片,以实现一种新形式的IP复用。目前,主流系统级单芯片(SoC)都是将多个负责不同类型计算任务的计算单元,通过光刻的形式制作到同一块晶圆上。比如,目前旗舰级的智能手机的SoC芯片上,基本都集成了CPU、GPU、DSP、ISP、NPU、Modem等众多的不同功能的计算单元,以及诸多的接口IP,其追求的是高度的集成化,利用先进制程对于所有的单元进行全面的提升。

而Chiplet则与之相反,它是将原本一块复杂的SoC芯片,从设计时就先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半导体制程工艺进行分别制造,再通过先进封装技术将各个单元彼此互联,最终集成封装为一个系统级芯片组。随着芯片制程的演进,由于设计实现难度更高,流程更加复杂,芯片全流程设计成本大幅增加,“摩尔定律”日趋放缓。在此背景下,Chiplet被业界寄予厚望,或将从另一个维度来延续摩尔定律的“经济效益”。

Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率。

近年来,随着高性能计算、AI等方面的巨大运算需求,集成更多功能单元和更大的片上存储使得芯片不仅晶体管数量暴增,芯片面积也急剧增大。芯片良率与芯片面积有关,随着芯片面积的增大而下降。一片晶圆能切割出的大芯片数量较少,而一个微小缺陷则可能直接使一颗大芯片报废。Chiplet可将单一die面积做小以确保良率,并用高级封装技术把不同的芯粒集成在一起。

Chiplet有利于降低设计的复杂度和设计成本。

Chiplet芯片一般采用先进的封装工艺,将小芯片组合代替形成一个大的单片芯片。利用小芯片(具有相对低的面积开销)的低工艺和高良率可以获得有效降低成本开销。除芯片流片制造成本外,研发成本也逐渐占据芯片成本的重要组成部分,通过采用已知合格裸片进行组合,可以有效缩短芯片的研发周期及节省研发投入。同时Chiplet芯片通常集成应用较为广泛和成熟的芯片裸片,可以有效降低了Chiplet芯片的研制风险,从而减少重新流片及封装的次数,有效节省成本。

Chiplet有望降低芯片制造的成本。

SoC中具有不同计算单元,以及SRAM、I/O接口、模拟或数模混合元件等。除了逻辑计算单元以外,其他元件并不依赖先进制程也通常能够发挥很好的性能。所以,将SoC进行Chiplet化之后,不同的芯粒可以根据需要来选择合适的工艺制程分开制造,然后再通过先进封装技术进行组装,不需要全部都采用先进的制程在一块晶圆上进行一体化制造,这样可以极大的降低芯片的制造成本。以AMD为例,AMD第二代EPYC服务器处理器Ryzen采用小芯片设计,将先进的台积电7nm工艺制造的CPU模块与更成熟的格罗方德12/14nm工艺制造的I/O模块组合,7nm可满足高算力的需求,12/14nm则降低了制造成本。

全球半导体芯片巨厂纷纷布局Chiplet,Chiplet未来市场空间广阔。

AMD、台积电、英特尔、英伟达等芯片巨头厂商嗅到了这个领域的市场机遇,近年来开始纷纷入局Chiplet。AMD最新几代产品都极大受益于“SiP+Chiplet”的异构系统集成模式;另外,近日苹果最新发布的M1Ultra芯片也通过定制的UltraFusion封装架构实现了超强的性能和功能水平,包括2.5TB/s的处理器间带宽。

在学术界,美国加州大学、乔治亚理工大学以及欧洲的研究机构近年也逐渐开始针对Chiplet技术涉及到的互连接口、封装以及应用等问题开始展开研究。据Omdia报告,预计到2024年,Chiplet市场规模将达到58亿美元,2035年则超过570亿美元,市场规模将迎来快速增长。

UCIe:实现Chiplet互联标准的关键。

随着Chiplet逐步发展,未来来自不同厂商的芯粒之间的互联需求持续提升。今年三月份出现的UCIe,即UniversalChipletInterconnectExpress,是一种由Intel、AMD、ARM、高通、三星、台积电、日月光、GoogleCloud、Meta和微软等公司联合推出的Die-to-Die互连标准,其主要目的是统一Chiplet(芯粒)之间的互连接口标准,打造一个开放性的Chiplet生态系统。UCIe在解决Chiplet标准化方面具有划时代意义。

借助UCIe平台,未来有望实现更加完整的Chiplet生态系统。

UCIe产业联盟发布了涵盖上述标准的UCIe1.0规范。UCIe联盟在官网上公开表示,该联盟需要更多半导体企业的加入,来打造更全面

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