Chiplet成先进封装发展重要趋势,芯片先进封装与测试公司有望受益

来源:览富财经网      作者:莫奇      发布时间:2022-08-12

摘要:近期爆红的Chiplet技术,简单讲就是芯粒技术,它是一种在先进制程下提升芯片的集成度,从而在不改变制程的前提下提升算力,并保证芯片制造良品率的一种手段。

近期,Chiplet概念持续火爆,包括大港股份、苏州固锝、文一科技等相关概念股持续涨停,二级市场关注度不断攀升。

据了解,Chiplet通常被翻译为“芯粒”或“小芯片”。仅从字面意义上理解就是“粒度更小的芯片”。它是一种在先进制程下提升芯片的集成度,从而在不改变制程的前提下提升算力,并保证芯片制造良品率的一种手段。

业内人士指出,随着芯片制程的演进,芯片设计的实现难度越来越高,流程也更为复杂,芯片的全流程设计成本大幅提高,“摩尔定律”日趋放缓。在此背景下,Chiplet被业界寄予厚望。

Chiplet技术优势明显

从原理看,Chiplet将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。简单来说,Chiplet是一种将多种芯片在一个封装内组装起来的高性能、成本低、产品上市快的解决方案。

浙商证券指出,Chiplet模式是在摩尔定律趋缓下的半导体工艺发展方向之一,该方案通过将多个裸芯片进行先进封装实现对先进制程迭代的弯道超车。

对于Chiplet的优势,光大证券认为,随着芯片制程的演进,芯片全流程设计成本大幅增加,Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率,有利于降低设计的复杂度和设计成本,有望降低芯片制造的成本。

其实在芯片制造工艺的演进过程中,“小芯片”的出现很好地解决了行业的“痛点”。

现代芯片制造工艺可以看作是一个无限追求摩尔定律极限的过程。当芯片的工艺制程突破到28nm以下时,传统的平面晶体管结构已经不能支撑进一步的微缩,而业界对此的应对措施就是改结构。

2011年初,英特尔推出了一款基于FinFET(鳍式场效应晶体管)的商用芯片,将其使用在22nm节点的工艺上。随后,台积电等半导体代工厂也纷纷开始推出自己的FinFET芯片。到2012年,FinFET的应用已开始向20nm节点和14nm节点推进。

此后为了突破平面晶体管结构的支撑限制,GAAFET、MBCFET等技术相继问世,将现代芯片制造一步步推向摩尔定律的极限。但是,当工艺制程进入10nm级别,一味追求极限地微缩让芯片生产中出现了越来越严重的工艺误差和加工缺陷。这反映到产品端就是芯片的成品率下降和器件的故障率升高。

针对这个问题,传统的解决方案并不能有效地加以解决。于是,研究人员开拓了新的思路,将大芯片切割成小芯片(Chiplet)就变成业界提升芯片良品率的一种选择,或者说是目前相对较好的一种选择。

举例来说,在一颗7nm工艺制程的芯片中,一些次要的模块可以用如22nm的较低的工艺制程做成Chiplet,再“拼装”至7nm芯片上,原理如同搭积木一样,这样可以减少对7nm工艺制程的依赖。

多家巨头布局新赛道

值得关注的是,目前国内外已有多家公司纷纷布局Chiplet领域,希望创建自己的Chiplet生态系统。截至目前,包括AMD、英特尔以及台积电等多家国际头部芯片设计企业和多家中国芯片设计企业都曾表明或已经实现在产品中导入 Chiplet 设计。

公开资料显示,华为在2019年推出了基于Chiplet技术的7nm鲲鹏920处理器。AMD今年3月推出了基于台积电3D Chiplet封装技术的第三代服务器处理芯片,苹果则推出了采用台积电CoWos-S桥接工艺的M1 Ultra芯片。

早在2015年,AMD在放弃芯片制造多年后,表示希望通过推出“小芯片”来夺回英特尔主导的服务器芯片市场,通过设计这种“小芯片”,AMD降低了40%的制造成本。

正是看好“小芯片”的美好未来,英特尔、AMD、ARM、高通、Google云、Meta、微软等行业巨头在今年3月还共同成立了行业联盟,并推出通用Chiplet的高速互联标准“UCIe”。旨在建立一个开放的、可互操作的标准,用于将多个Chiplet通过先进封装的形式组合到一个封装中。

同样需要说明的是,这种通用互连的Chiplet要真正实现可能还需要几年的时间,但不管怎样,它代表了未来芯片发展的一个方向,市场前景非常广阔。

Chiplet带来哪些市场机会

从市场规模来看,根据业内数据显示,预计到2024年Chiplet市场规模将达到58亿美元,2035年市场规模将超过570亿美元,行业处于成长期。

业内分析人士指出,Chiplet给中国带来了新的产业机会。比如,芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛;国内的芯片制造与封装厂可以扩大业务范围,进一步提升产线的利用率。

华安证券表示,Chiplet将大芯片的功能分给多个小芯片来完成。同样缺陷下,集成小芯片的成品率将高于大芯片。从对行业的影响看,首先大大增加封装缓解的测试数量,对探针等测试设备的使用量将增加。其次,Interposer、TSV、EMIB等新结构的出现,提升了系统的复杂程度,为保证良率,探针等测试设备的使用量亦将增加。尤其是在发展先进工艺技术受阻时,还可通过Chiplet的方式来继续参与先进和前沿芯片技术的发展。

在A股中,拥有Chiplet概念的股票近期表现非常活跃。比如截至8月11日收盘,已经收获8连板的大港股份,该公司主营业务是集成电路封装测试。控股孙公司苏州科阳半导体有限公司是公司集成电路封装业务的主体,主要为集成电路设计企业提供晶圆级封装加工服务;全资子公司上海旻艾半导体有限公司是公司集成电路测试业务的主体,主要为集成电路设计企业、制造企业以及封装企业提供测试程序开发、设计验证、晶圆测试及成品测试等服务。根据2021年年报显示,大港股份集成电路封装营收2.42亿元,占比35.38%,集成电路测试营收1.6亿元,占比23.37%。

再比如近期收获3连板的通富微电,公司在互动平台上表示,公司在Chiplet、WLP、SiP、Fanout、2.5D、3D堆叠等方面均有布局和储备。可以预见的是,随着Chiplet技术的演进,拥有先发优势的通富微电有望从中受益。

此外,跟踪先进封装前沿技术的文一科技,重点研发基于先进封装塑封、分离技术,开发基于粉末、业态树脂压塑成型塑封设备和模具,致力于研发切割分离技术及设备,该公司近期也收获了3连板,涨势良好。

总体来说,Chiplet在国内的生态还没完全建立,未来的发展空间依然广阔。率先展开技术研发、布局该项业务的相关公司,有望占据先发优势,在Chiplet技术快速发展的浪潮中,更为优质的上市公司有望成为第一批吃螃蟹的人。

文章内容仅供参考,不构成投资建议。

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