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2024-01-12 00:00:01
中国芯片的发展
中国芯片的发展,在网络技术飞速发展的时代,网络技术软件是人们生活中不可或缺的一部分。今天,我们似乎离不开手机,手机的出现也离不开芯片。下面分享的是中国芯片的发展。
中国的芯片产业还处于发展阶段,我很看好它的发展前景。
首先,随着科技的进步,电子产品的集成度越来越高。很多消费电子产品都倾向于用一个主芯片和一个简单的外围电路来实现,这对芯片行业提出了需求,降低了整机厂商的门槛。更多的产品形态被创新,更多的芯片需求爆发。从复杂的电脑cpu,到手机SoC,到mp3,智能音响,到电子烟等等,对芯片的需求非常巨大。
其次,大家都知道,我连续10年买的芯片进口量大于石油,证明中国的芯片市场需求是有的。中国是一个人口众多的国家。这几年,我们在从山寨到自主的道路上基本上迈出了步伐。上面提到的很多产品形态都被创新了,但很多创新其实是我们自己的市场行为。所以从整个大市场到内需的需求是有明确衡量的。
而且芯片在电子产品中的核心地位毋庸置疑。无论是SMIC事件还是旧美国的增税,虽然我们不怕,但绝对不可能一直被扼杀。
所以近年来国家层面一直在大力扶持本土芯片企业,设立国家大基金。虽然很多嘲讽的声音都在质疑中了大基金的公司是在浪费国家的钱,但是我们应该看到积极的一面。大基金带动了更多资本投入中国芯片产业,像紫光这样有体量的芯片公司是受益者,还有厂商SMIC等等。
而且国内的芯片设计师越来越多,也越来越成熟,可以有力支撑这个行业的健康发展。
最后,中国从芯片设计、芯片制造、封装测试、整机研发,逐步完善全产业链。尤其是整机,产品形态上有创新,反过来对芯片提出市场需求,相互促进。相信这种市场化的形式会越来越完善。
1.你为什么要制定chiplet技术标准?
1.小芯片兴起的背景和原因。
小芯片技术是利用先进的集成技术(如3D集成)将一些实现特定功能的管芯进行集成封装,形成一个系统芯片。总的来说,它就像积木一样,通过一组小芯片,捣碎成类似乐高的组件。
追溯历史
Chiple是DARPA在1970年提出的一个CHIPS项目,相关概念源于当时诞生的多芯片模块,即一个大的芯片由几个较小的芯片组成,比如同质或异质芯片。就是把同一个SoC中设计的芯片分成很多不同的芯片,分别制造,然后封装形成一个芯片。
这些拆分的芯片被称为chiplet,中文称为“chiplet”。
技术发展的原因
芯片的发展几十年来都离不开摩尔定律,但随着芯片不断向先进制造工艺发展,高端芯片的设计成本大大增加。根据IBS的数据,设计28纳米芯片的成本约为5000万美元,而7纳米芯片的成本为3亿美元,3纳米芯片的设计成本可能达到15亿美元。
另外,流片成本越来越高,流片成功率越来越低,导致整个芯片的成本不断增加。这时候就需要更高产量、更低成本的新技术,chiple就是在这样的需求下应运而生的。
2.技术的应用
国内的
国内最早尝试Chiplet的是华为海思。早在2014年,海思就与TSMC (TSMC)在小芯片技术上进行合作,当时的科沃斯合作产品就上了新闻。当华为在芯片技术封锁下,Chiplet可能成为华为渡过难关,保持势头的解决方案。去年有报道称,华为正在尝试堆叠两个芯片,并将使用3DMCM封装的小芯片。
在国外
2015年,Marvell创始人周秀文在ISSCC 2015上提出了MoChi(模块化芯片)架构的概念。随后,AMD率先将chiplet应用于商业产品。
TSMC多年来开发了先进的包装技术。两项关键技术是用于在基板上封装硅芯片的CoW(晶片上芯片)和用于在基板上层压另一基板的WoW(晶片上晶片)。2021年8月,TSMC公布了第五代CoWoS先进封装技术,晶体管数量是第三代的20倍。
2022年3月初,苹果发布了最新的电脑芯片M1 Ultra,其中“粘贴”两块M1 Max芯片形成的“胶水”封装方案也属于小芯片技术范畴。这里不得不提的是,技术特点与TSMC的考沃斯封装技术非常相似,也就是说与华为的技术研究方向一致。
3.芯片技术标准亟待制定。
其实从以上背景不难看出,工艺提升性能已经遇到瓶颈,单芯片设计的技术路线难以延续。向基于小芯片的芯片设计技术转型,已经成为众多芯片产业链领导者的共识。
但是,对于chiplet来说,还是一个新兴的技术领域。如果很多芯片公司一起加入这个领域,会同时涉及到多种功能芯片的多项设计、互连和接口。如果没有统一的标准,市场和生态就没有太大的作为,也不利于整个产业链的健康发展。
因此,chiple技术标准亟待制定,国内外都在制定自己的标准。
3月2日,由英特尔牵头,AMD、Arm、TSMC、三星等十家芯片巨头联合起来,共同开发自己的小芯片标准UCIe。
在国内,2021年开始筹备,chiplet的标准:芯片接口总线技术要求,力争在新的赛道上领先一步。如果早一点制定标准,就可以早一点付诸实践,从而为我国芯片企业寻求一个统一的技术标准。
中国芯片的发展和未来
中国的半导体发展一直受到海外的制约。后来龙芯的出现让国人兴奋了一阵子,但性能只相当于奔腾4,和英特尔的芯片技术差距至少2代。
在生产具体的计算机产品时,如何从硬件和软件制造商那里获得更多的支持面临着更大的挑战。中国核心的更多问题在于工业化和资本。专家指出,如果设计16纳米芯片技术,需要1。5亿到2亿美元,所以高端芯片的设计一定需要政府的支持。
而且中国芯的生产除了自身性能之外,相比美国更成熟的半导体产业,可能还需要更多的第三方软硬件厂商来支持。
中国的半导体产业和世界新兴的半导体产业一样,还有很长的路要走。比如市场能否接受和支持一款新的芯片,第三方应用软硬件能否支持,生产技术是否成熟。
会给中国芯片带来怎样的发展机遇?
1.突破技术封锁
在华为被美国限制的事件中,我们可以看到,一旦相关核心技术(如先进制造工艺)被封锁,我们就会被卡住。
制定国内“小芯片”标准,帮助国内集成电路互连技术的发展,可以解决我们根本用不上先进工艺的问题。比如华为用两个14nm芯片,通过小芯片,性能和功能接近7nm工艺的芯片性能;苹果将两块M1 Max芯片“粘合”成一个电脑芯片M1 Ultra。
如果制定了国产“小芯片”标准,再卡先进工艺,我们就可以绕道实现技术目标。
2.帮助国内厂商。
因为目前国内厂商的封装技术还比不上国际巨头,有些国际标准可能不完全符合中国国情。
而《芯片接口总线技术要求》中的相关标准更符合国内厂商,创造了中国本土的技术标准。比如物理层,国外的小芯片标准只支持单端信号(一条线),而国内的标准既支持单端信号,也支持差分信号(一对线)。
中国之所以要走自己的路,是为了加快国产化替代,建立自己的工业生态系统。但是,在改变的同时,我们也做好了应对一切冲击的准备。
3.同时起步机会很大。
“小芯片”技术的研究基本上国内外同时进行,国内标准的制定几乎与国外同步。
国内首个计划草案于2022年第一季度公示,国外UCIe标准第一版也于2022年1月发布。几乎同时站在同一起跑线上,可见我国对小芯片的研究不输于国外。
试想,很多技术都在弯道超车,但这种“小芯片”标准的制定在国内外同时起步,更有共同进步的机会,甚至在国内拥有该领域领先的发展机会。
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