随着制程的不断迭代，芯片设计成本与制造成本均呈现指数型的增长趋势。

根据Universal ChipletInterconnect Express (UCIe) ，28nm制程的芯片设计成本约0.51亿美元，但当制程提升至5nm时，芯片设计成本则快速升至5.42亿美元，成本提升近十倍。

近年来，基于先进封装集成技术的Chiplet技术已成为驱动设计效率提升的重要演进路径。#半导体#

基于Chiplet的异构架构应用处理器的示意图:

Chiplet行业概览

Chiplet俗称芯粒，，也叫小芯片，是一种可平衡计算性能与成本，提高设计灵活度，且提升IP模块经济性和复用性的新技术之一。

Chiplet实现原理如同搭积木一样，把一些预先在工艺线上生产好的实现特定功能的芯片裸片，通过先进的集成技术（如3D集成等）集成封装在一起，从而形成一个系统芯片。

通过芯片异构集成，将传感、存储、计算、通信等不同功能的元器件集成在一起，成为解决只靠先进制程迭代难以突破的平衡计算性能、功耗、成本的难点。#芯片#

Chiplet先进封装技术可以对芯片的不同IP单元进行叠加，在多种IP模块上进行整合设计。

半导体芯片IP模块的复用可以使芯片设计化繁为简，对于常用的可固化的单元调用即可，不用花费太多时间重设计，因此大幅缩短产品上市周期，减少芯片开发成本。

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Chiplet模式兼具设计弹性、成本节省、加速上市等优势。

据Omdia报告，2018年Chiplet市场规模为6.45亿美元，预计到2024年会达到58亿美元，2035年则超过570亿美元，Chiplet的全球市场规模正在迎来快速增长。

Chiplet产业链

行行查 | 行业研究数据库 资料显示，Chiplet发展涉及到整个半导体产业链，是一场生态变革，会影响到从EDA厂商、晶圆制造和封装公司、芯粒IP供应商、Chiplet产品及系统设计公司到Fabless设计厂商的各个环节的参与者。

从产业链各环节来看，Chiplet革新半导体产业生态，芯片设计和封装或处于链条中心环节。

Chiple涉及的产业链环节：

在分工上，当前由于产业规模尚未起量，企业边界较为模糊，大多数会跨越多个环节，例如国内的奇异摩尔、北极雄芯、奎芯科技在提供芯粒方案同时也涉及芯片设计服务。

Chiplet产业链及代表厂商：

资料来源：力合产研

设计环节

Chiplet降低了对先进制程的需求，能够降低大规模芯片设计的门槛，同时降低制造成本，提升芯片良率。

Chiplet可以降低芯片设计难度与成本:

资料来源：SiP与先进封装，后摩尔时代Chiplet技术的演进与挑战

根据WikiChip的统计，2/3/4-Chiplet芯片相较于Monolithic（单体）芯片，die良率明显更高，也意味着成本更低。

Chiplet与Monolithic芯片设计die良率对比:

资料来源：WikiChip

EDA环节

EDA企业方面，直接套用原来的EDA工具很难发挥出Chiplet真正优势。

Chiplet需要一个新的EDA平台，在架构、物理实现、分析及验证等方面都要适应Chiplet的需求，从“系统设计”到“签核”做出重构。

芯片重构带来国产EDA导入良机：1）建立统一的EDA设计工具的国产统一标准；2）不同国产芯片的协同整合测试；3）国产封测厂在PCB绕线、数字绕线、模拟绕线上可以给国产EDA提供经验；4）国产fab厂制定统一的多芯片互联标准。

以上四点，国产EDA厂商均有地理和自主可控方面的优势，也是借助Chiplet打开国产EDA局面的良机。

国产EDA公司一览：

资料来源：亿渡数据

IP环节

Chiplet技术特点在于系统的异构化和异质化，异构化是指使用Chiplet技术的每块小芯粒构成不需要达成统一的制程节点，异质化是指每块小芯粒可以使用不同的半导体材料作为材料。

对于很多SoC厂商来说，原来设计一款大型的SoC芯片时，需要将大量第三方IP与自己的IP整合到一起，形成一个统一的SoC，然后采用同一个制程工艺进行制造。

而如果采用Chiplet模式，那么只需设计、制造自己的核心的“芯粒”，其他的芯粒可以直接选择第三方的基于适合的工艺制程的以“芯粒”形式提供的IP，然后再通过先进封装技术将芯粒封装在一起，这样可以降低芯片设计难度，提升灵活性和效率。

Chiplet可以针对不同功能的IP灵活选择不同的工艺分别进行生产，从而可以灵活平衡计算性能与成本，实现功能模块的最优配置而不必受限于晶圆厂工艺，解决了7nm、5nm及以下工艺节点中性能与成本的平衡，并通过对IP的复用有效缩短芯片的设计时间并降低风险。

Chiplet可实现硅片级IP复用，灵活选择工艺。

Chiplet将大芯片“化整为零”，单颗Chip本质上是IP硬件化，Chiplet封装可以看作是多颗硬件化的IP的集成。后续Chiplet芯片的升级，可以选择仅升级部分IP单元对应的Chip，部分IP保留——从而实现IP复用，大幅缩短产品上市周期。

据Ipnest，芯原股份是中国大陆排名第一、全球排名第七的半导体IP供应商，拥有图形/神经网络/视频/数字信号/图像/显示六大类处理器IP核，并具备领先的芯片设计能力，近年来一直致力于Chiplet技术和产业的推进。2022年芯原推出了基于Chiplet架构所设计的高端应用处理器平台，该平台12nm SoC版本已完成流片和验证。

封测环节

先进封装驱动下，封测环节价值量显著提升。

Chiplet核心在于高速互联，对封装工艺提出更高要求，特别是专注于提升封装体的复杂度和集成度的先进封装。

从同构小芯粒集成到同构扩展再到异构集成。SoC 分解为芯粒使得封装难度陡增，互联封装需要保障芯粒连接工艺的可靠性、普适性，实现芯粒间数据传输的大带宽、低延迟。

根据YOLE，先进封装市场预计2019-2025 年复合年增长率为6.6%，2025 年将达到420 亿美元。其中2.5D/3D 堆叠IC、ED 和FO 是增长最快的技术平台，复合年增长率分别为21%、18%和16%。

国产封测龙头，在Chiplet领域已实现技术布局：

通富微电已为AMD大规模量产Chiplet产品。

长电科技早在2018年即布局Chiplet相关技术，如今已实现量产，2022年公司加入Chiplet国际标准联盟Ucle，为公司未来承接海外Chiplet奠定了资质基础。

华天科技Chiplet技术已实现量产，其他中小封测厂商已有在TSV等Chiplet前期技术上的积累。

国产封测厂商在Chiplet方面的布局：

资料来源：互动易平台、中泰证券

材料环节:ABF载板国产化空间广阔

Chiplet 的应用会增加封装载板的用量。

依据材料，可将IC载板分为BT 载板和ABF载板。

相较于BT载板，ABF材料可做线路较细、适合针脚数更多的高讯息传输IC，主要用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高算力芯片。

用于高端产品的载板层数多，面积大，线路密度高，通孔小，将推动以ABF作为积层绝缘介质材料的ABF载板用量。

随着HPC发展和Chiplet渗透，ABF载板市场迎来快速增长。据QYResearch，2023年全球ABF载板市场有望达50亿美元，至2028年有望增至65亿美元。#人工智能#

中国台湾、日本企业占据全球7成份额，国产化空间广阔。据半导体行业观察，中国台湾的欣兴、景硕、南电和日本的Ibiden、Shinko共占据全球ABF载板市场近70%份额。

中国大陆厂商面临广阔替代空间，兴森科技是国产ABF板领军者、深南电路ABF板布局较早。#5月财经新势力#

2019-2023年全球ABF载板竞争格局：

资料来源：半导体行业观察

Chiplet产业格局

英特尔、AMD、Arm、高通、台积电、三星、日月光、google云、Meta(facebook)、微软等十大行业巨头成立了Chiplet标准联盟，正式推出了通用Chiplet（芯粒）的高速互联标准“UniversalChipletInterconnectExpress”，简称“UCIe”，旨在定义一个开放的、可互操作的标准，用于将多个硅芯片（或芯粒）通过先进封装的形式组合到一个封装中。

英特尔：已发布Chiplet相关芯片。2023年1月发布首款基于Chiplet设计的第四代Intel Xeon可扩展处理器及其Max系列，其中Max系列采用3D Chiplet封装，涵盖5种以上差异化工艺节点。

英伟达：超级CPU遵循UCIe规范，对Chiplet态度积极。2022年英伟达发布Grace CPU Superchip，通过自家NVLink-C2C技术实现芯片高速互连，且该芯片遵循由业界共同制定的小芯片互连规范UCIe。公司超大规模计算副总裁Ian Buck 表示：Chiplet和异构计算对于应对摩尔定律放缓是必要的，公司利用其高速互连技术，帮助旗下GPU、CPU等创建通过Chiplet构建的新产品。

苹果：M1 Ultra 采用Chiplet封装。2022年苹果发布M1 Ultra芯片，该芯片由两颗M1 Max芯片通过独特的UltraFusion架构桥接而成。而据台积电而证实，M1 Ultra采用的是Chiplet里的InFO-LI（Integrated Fan Out-Local Interconnection）封装，其好处在于可以降低成本。

苹果M1 Ultra Chiplet示意图:

资料来源：天极网

目前，阿里巴巴也成为了该联盟的董事会员之一，代表了中国企业在Chiplet领域话语权的进一步提升。Chiplet的设计难度以及对先进制程的要求都相对较低，我国有望通过Chiplet技术实现弯道超车。

中国计算机互连技术联盟（CCITA）秘书长、中科院计算所研究员郝沁汾接受媒体采访时表示，中国可以采用28nm成熟工艺的芯片，通过Chiplet封装方式，使其性能和功能接近16nm甚至7nm工艺的芯片性能。

Chiplet产业格局演变:

资料来源：云岫资本

国产头部厂商已纷纷布局Chiplet：

寒武纪：2021年发布第三代云端AI芯片思元370，是其首款基于Chiplet技术的AI芯片；

芯原股份：业内首批推出商用Chiplet的公司，2022年推出基于Chiplet架构所设计的高端应用处理器平台.

芯动科技：2022年推出首款高性能服务器级显卡GPU“风华1 号”，使用InnolinkChiplet技术.

龙芯：2022年完成32核心3D5000处理器验证，该芯片针对服务器市场，透过小芯片技术（Chiplet）将2颗3C5000封装为一体。

海光信息：2022年表示chiplet是未来重要的技术方向之一.

北极雄芯：2023年发布首款基于Chiplet 架构的“启明930 ”芯片，基于全国产基板材料以及2.5D 封装，可用于AI 、工业智能等不同场景。

Chiplet国产化的意义包括：

1）Chiplet可提升国产14nm良率、规避美国限制。Chiplet通过“化整为零”缩小单颗die面积——die面积越小，单片晶圆上的缺陷数量不变的情况下，坏点落在单颗die上对整片晶圆面积的影响比重，在减少，即良率越来越高。国产厂商采用Chiplet，在国产14nm产能为存量的局面下，提升了实际的芯片产出——部分规避了美国的限制。

2）Chiplet增加了晶圆供给来源，进一步规避美国限制。原先，单颗SoC使用的是统一的、与CPU制程一致的先进制程；Chiplet则对核心CPU chip采用先进制程，其他如I/O芯片、存储芯片，用更成熟的制程。就国产而言，Chiplet减少了14nm宝贵晶圆的用量，部分地用28甚至45nm制程制作非核心的芯片，增加了晶圆供给来源。

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