Chiplets（芯片堆疊）并不新鮮。其起源深深植根于半導體行業(yè)，代表了設計和制造集成電路的模塊化方法。為了應對最近半導體設計復雜性日益增加帶來的挑戰(zhàn)，chiplet的概念得到了激發(fā)。以下是有關chiplet需求的一些有據(jù)可查的要點：

集成電路 (IC) 的復雜性：隨著半導體技術的進步，設計和制造大型單片 IC 的復雜性也隨之增加。這導致了良率、成本、技術資源和上市時間方面的挑戰(zhàn)。

摩爾定律：半導體行業(yè)一直遵循摩爾定律，該定律表明微芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年就會增加一倍。晶體管密度的不斷擴大給傳統(tǒng)的單片設計帶來了挑戰(zhàn)。

多樣化的應用：不同的應用需要專門的組件和功能。chiplet不是創(chuàng)建試圖滿足所有需求的單片芯片，而是允許創(chuàng)建可以以混合搭配方式組合的專用組件。

成本和上市時間考慮因素：開發(fā)新的半導體工藝技術是一項昂貴且耗時的工作。Chiplet 提供了一種利用某些組件現(xiàn)有成熟流程的方法，同時專注于特定功能的創(chuàng)新。chiplet還有助于新工藝技術的發(fā)展，因為芯片尺寸和復雜性只是單片芯片的一小部分，從而簡化了制造和產(chǎn)量。

互連挑戰(zhàn)：隨著組件之間距離的增加，傳統(tǒng)的單片設計面臨互連性方面的挑戰(zhàn)。chiplet可以提高模塊化性并簡化互連性。

異構集成：chiplet可以將不同的技術、材料和功能集成在一個封裝上。這種方法稱為異構集成，有助于組合不同的組件以實現(xiàn)更好的整體性能。

行業(yè)合作：chiplet的開發(fā)通常涉及不同半導體公司和行業(yè)參與者之間的合作。標準化工作，例如由通用 Chiplet 互連快速聯(lián)盟 (UCIe) 等組織領導的用于 Chiplet 集成的標準化工作。

底線：chiplet的出現(xiàn)是為了解決半導體行業(yè)日益增加的復雜性、成本、上市時間和人員壓力所帶來的挑戰(zhàn)。基于chiplet的設計的模塊化和靈活特性允許更高效和可定制的芯片集成，有助于半導體技術的進步，更不用說多源芯片的能力了。

Chiplet對英特爾的影響

英特爾確實充分利用了chiplet，這是其 IDM 2.0 戰(zhàn)略的關鍵。

主要有兩點：

英特爾將使用chiplet在4年內(nèi)交付5個工藝節(jié)點，這是IEDM 2.0戰(zhàn)略的一個重要里程碑（intel 7、intel 4、intel 3、intel 20A、intel 18A）。

英特爾使用chiplet為內(nèi)部產(chǎn)品開發(fā)了intel 4 工藝。英特爾開發(fā)的 CPU chiplet比歷史上的單片 CPU 芯片更容易實現(xiàn)。Chiplet 可用于更快地提升進程，英特爾無需為復雜的 CPU 或 GPU 執(zhí)行完整的進程即可取得成功。然后，英特爾可以為代工廠客戶發(fā)布新的工藝節(jié)點（英特爾 3），這些客戶可以設計單片或基于chiplet的芯片。英特爾也在 20A 和 18A 上這樣做，因此這是 4 年里程碑中的 5 個工藝節(jié)點。當然，這一成就值得商榷，但我認為沒有理由這樣做。

當業(yè)務需要時，英特爾將使用chiplet來外包制造（臺積電）。

英特爾與臺積電簽署了歷史性的chiplet外包協(xié)議。這是一個明確的概念證明，讓我們回到 FinFET 時代之前所享受的多源代工業(yè)務模式。我不知道英特爾是否會在 N3 節(jié)點之外繼續(xù)使用臺積電，但這一點已經(jīng)明確了。我們不再受單一芯片制造來源的束縛。

英特爾可以利用這種概念驗證（使用來自多個代工廠的chiplet并將其打包）來獲得代工廠商機，其中客戶希望獲得多個代工廠的自由。英特爾是第一家這樣做的公司。

臺積電如何看待Chiplet？

主要有兩點：

通過chiplet，臺積電避免了 M 字（monopoly）。

使用chiplet，客戶理論上可以從多個來源獲得他們的芯片。最后我聽說臺積電不會封裝其他代工廠的芯片，但如果像英偉達這樣的巨頭要求他們這樣做，我相信他們會的。

Chiplet 將挑戰(zhàn)臺積電，而臺積電始終迎接挑戰(zhàn)，因為挑戰(zhàn)伴隨著創(chuàng)新。

TSMC 通過其3D Fabric全面系列的 3D 硅堆疊和先進封裝技術快速響應chiplet。如今chiplet面臨的最大挑戰(zhàn)是支持生態(tài)系統(tǒng)，這就是臺積電的生態(tài)系統(tǒng)。

回到最初的問題“Chiplet 對英特爾和臺積電有何顛覆性？” 非常如此。我們正處于自 FinFET 以來從未見過的半導體制造顛覆的開端?，F(xiàn)在，所有純晶圓代工廠和 IDM 代工廠絕對都有機會分得世界所依賴的芯片。

來源：半導體行業(yè)觀察

審核編輯：湯梓紅