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芯原股份:Chiplet在智慧出行领域的产业化之路

芯原股份:Chiplet在智慧出行领域的产业化之路

Chiplet技术被认为是在摩尔定律趋缓下的半导体工艺发展方向之一。简单来说,Chiplet实现原理如同搭乐高一样,把要实现复杂功能的大芯片分小块设计加工出来再连接封装在一起,从而形成一个系统级芯片组。可以预料,未来如果从IP销售转向Chiplet销售,芯片IP商业模式将发生根本变化。

3月30日,在AspenCore举办的2023国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shanghai)重要论坛活动——2023中国IC领袖峰会上,芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民博士以“Chiplet在智慧出行领域的产业化之路”为主题,分享了他对Chiplet产业发展趋势的思考。xEmesmc

Chiplet在“后摩尔时代”迎来快速发展

据戴伟民介绍,在高性能复杂计算领域,Chiplet将兼顾芯片设计的高性能、设计灵活度和成本。“在摩尔定律放缓,高性能计算的设计成本、风险和设计时间不断攀升的前提下,Chiplet技术是‘后摩尔时代’集成电路技术发展的最优解。”戴伟民表示,Chiplet技术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,再将每个单元选择最适合的半导体制程工艺进行分别制造,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的技术。这种方式可以使得芯片中的各个功能模块与最合适的工艺制程相匹配,从而实现最优的性价比,也大幅缩减芯片设计迭代的周期和风险。xEmesmc

Chiplet带来了“新四化”,包括IP芯片化、集成异构化、集成异质化和IO增量化。具体来看包括:1)IP芯片化:Chiplet是硅片级别的IP重用。基于先进封装技术,SoC中的IP硬核将以Chiplet的形式被封装在芯片中;2)集成异构化:可将多个基于不同工艺节点、单独制造的Chiplet封装到一颗芯片中;3)集成异质化:将基于Si、GaN、SiC、InP等材料的Chiplet通过异质集成技术封装到一起;4)IO增量化:水平互联(RDL)和垂直互联(TSV)的I/O接口增量化。xEmesmc

据预测,全球Chiplet市场将在未来几年迎来爆发式增长。2021年,全球Chiplet市场规模约为29亿美元,预计2026年市场规模可达193亿美元,年复合增长率可达45.7%。xEmesmc

从产业链的角度,目前已有AMD、英特尔、台积电为代表的多家集成电路产业链领导厂商先后发布了量产可行的Chiplet解决方案、接口协议或封装技术。其中,AMD已经率先实现Chiplet量产。xEmesmc

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除了以先进封装技术作为支撑,统一的接口标准是发展Chiplet生态的重要突破口。2022年3月2日,ASE、AMD、ARM、Google云、Intel、Meta (Facebook)、微软、高通、三星、台积电十大行业领导者宣布成立Chiplet行业联盟,共同打造Chiplet互连标准、推进开放生态。芯原也在第一时间加入了该组织。 “作为中国大陆首批加入该组织的企业,芯原股份将与UCIe产业联盟其他成员共同致力于UCIe规范和技术的研究与应用。”戴伟民表示。xEmesmc

以“智慧出行”为首的Chiplet三大率先落地应用场景

戴伟民开门见山地说道:“之所以特别分享Chiplet在智慧出行领域的应用情况,是因为我认为智慧出行是Chiplet率先落地的领域之一。”他表示,Chiplet最先落地的三大应用场景包括自动驾驶、数据中心和平板电脑。xEmesmc

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戴伟民认为,Chiplet在汽车芯片中获得快速应用的主要驱动力包括:1)当把计算和功能模块以Chiplet的方式单独做好车规验证工作,然后通过增加特定Chiplet来升级汽车芯片,可以大幅简化汽车芯片迭代时的设计工作和车规流程;2)由于几颗Chiplet同时失效的概率远远小于一颗汽车芯片失效的概率,因此也增加了汽车芯片的可靠性;3)Chiplet架构支持将高安全等级的相关功能放在一颗Die内,娱乐交互相关功能集成于另一颗Die,实现不同安全等级的子系统之间的有效隔离,从而有效提升汽车的安全性。”xEmesmc

戴伟民表示,芯原在智能汽车领域已耕耘多年,从智慧座舱到自动驾驶技术均有布局。芯原的GPU IP和NPU IP已经在汽车上获得了广泛的应用,包括信息娱乐系统、仪表盘、车身环视、驾驶员状态监控系统、ADAS、自动驾驶汽车等。多家全球知名的汽车OEM厂商都采用了芯原的GPU IP用于车载信息娱乐系统及仪表盘。目前,芯原的ISP IP已获得ISO 26262汽车功能安全标准认证和IEC 61508工业功能安全标准认证,公司的芯片设计流程也已获得ISO 26262汽车功能安全管理体系认证,这将加速我们在汽车和工业领域的布局。此外,芯原的其他IP也正在逐一通过车规认证的进程中。xEmesmc

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芯原股份:“芯片设计平台即服务”引领“轻设计”

回顾集成电路产业模式的发展历程,世界半导体产业正在第三次转移的进程中。在这一次转移中,下游需求从之前的军工、家电、PC、手机转移到人工智能、大数据等新兴场景,产业模式也从最初的“IDM模式”“Fabless模式”变化到如今“轻设计模式”。xEmesmc

在轻设计模式下,芯片设计公司将专注于芯片定义、芯片架构、软件/算法以及市场营销等,而将芯片前端和后端设计、量产管理等全部或部分外包给芯原这类芯片设计服务公司。xEmesmc

据戴伟民介绍,芯原独有的“芯片设计平台即服务”商业模式主要包括了一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务两大类业务,二者之间客户相互转换,业务之间深度绑定,具有很高的协同效应。这种业务模式需要丰富的IP积累和先进的芯片设计能力做支撑。xEmesmc

戴伟民介绍,芯原股份是中国大陆排名第一、全球第七的半导体IP供应商,IP种类全球前二,IP知识产权授权使用费收入排名全球第四,2022年上半年半导体IP销售收入全球第六。xEmesmc

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芯原股份在半导体IP上有很丰富的积累,拥有六类核心的处理器IP,包括图形处理器IP、神经网络处理器IP、视频处理器IP、数字信号处理器IP、图像信号处理器IP和显示处理器IP,渗透在可穿戴、智慧物联网、平板电脑、服务器、汽车电子等主流领域,累计服务客户超300家。同时还有丰富的面向物联网无线连接应用的射频IP系列,以及1500多个数模混合信号IP。xEmesmc

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除了丰富的IP储备,芯原在传统CMOS、先进FinFET和FD-SOI等全球主流半导体工艺节点上都具有优秀的芯片设计能力。据戴伟民介绍,在先进半导体工艺节点方面,芯原已拥有14nm/10nm/7nm/5nm FinFET和28nm/22nm FD-SOI工艺节点芯片的成功流片经验,并已经将公司的设计服务范围从硬件拓展至软件,通过将芯原的半导体IP、芯片定制服务和软件支持服务全面结合,还可为客户提供系统平台解决方案。xEmesmc

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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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