成都汇阳投顾「成都汇阳投资关于算力时代来临，先进封装大放异彩」

　【先进封装助力摩尔定律延续】

　　摩尔定律主要内容为：在价格不变时，集成电路上可以容纳的晶体管数量每 18-24 个月便会增加一倍，即：处理器性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。

自 2015 年以来，集成电路先进制程的发展开始放缓，7nm、5nm、3nm 制程的量产进度均落后于预期。随着台积电宣布 2nm 制程工艺实现突破，集成电路制程工艺已接近物理尺寸极限;与此同时芯片设计成本快速提升，以先进工艺节点处于主流应用时期设计成本为例，工艺节点为 28nm 时，单颗芯片设计成本约为0.41 亿美元，而工艺节点为 7nm 时设计成本提升至 2.22 亿美元。

　　为有效降低成本、进一步提升芯片性能、丰富芯片功能，各家龙头厂商争相探索先进封装技术。先进封装技术作为提高连接密度、提高系统集成度与小型化的重要方法，在单芯片向更高端制程推进难度大增时，担负起延续摩尔定律的重任。

　　如今，除了单个芯片封装形式的演进以外，多芯片集成、2.5D/3D 堆叠等技术也成为现阶段先进封装的主流技术路径，尤其对于大规模集成电路，Chip let封装技术应运而生发挥重要作用。

　　【先进封装已成 AI 芯片供应瓶颈，扩产蓄势待发】

　　继算力、存力之后，AI 芯片封装的“封力”也已经走到聚光灯下。之前 AIGPU供不应求，主要瓶颈环节就在于CoWoS封装。而在以英伟达为首的 AI 芯片巨头需求推动下，半导体先进封装需求水涨船高，扩产蓄势待发。

　　据台媒日前援引机构表述称，英伟达6 月下旬起，已开始推动台积电向委外封测代工(OSAT)合作伙伴发送硅中介层载板产能需求，并同步推动联电扩大2024 年硅中介层载板产能。另外，近期 Amkor 和矽品陆续与 CoWoS 设备供应商密集洽谈，很可能意味着将进行扩产。

　　由于 AI 领域需求增长，英伟达、博通、AMD 争抢台积电 CoWoS 产能。由于英伟达和台积电之前都低估了市场对数据中心 GPU 的需求，现有的封装设备已无法满足，为此后者还紧急订购新的封装设备，预计要将 2.5D 封装产能扩大 40%以上，以满足英伟达不断增长的需求。

　　据 The Elec 报道，英伟达正在寻求增加 HBM3 与 2.5D 封装供应商，其已与 三星等公司开始展开洽谈。

　　【Chip let 展现集成优势，市场空间显著】

　　Chip let 俗称“芯粒 ”或“小芯片组 ”，通过将原来集成于同一 SoC 中的各个元件分拆，独立为多个具特定功能的 Chip let，分开制造后再通过先进封装技术将彼此互联，最终集成封装为一个系统芯片。Chip let 可以将一颗大芯片拆解设计成几颗与之有相同制程的小芯片，也可以将其拆解设计成几颗拥有不同制程的小芯片。Chip let 是一种硅片级别的 IP 整合重用技术，其模块化的集成方式可以有效提高芯片的研发速度，降低研发成本和芯片研制门槛。

　　与传统 SoC 相比，Chip let在设计成本、良率、制造成本、设计灵活性等方面优势明显。

在高性能计算、AI 等方面的巨大运算需求下，芯片性能快速提升，芯片中的晶体管数量也在快速增加，导致芯片面积不断变大。对于晶圆制造工艺而言， 芯片面积越大，工艺的良率越低。通过运用 Chip let 的手段，可以将大芯片拆 解分割成几颗小芯片，单个芯片面积变小，失效点落在单个小芯片上的概率将大大降低，从而提高了制造良率。

　　由于 Chip let 芯粒可以独立设计和组装，因此制造商可以根据自己的需要来选择不同类型、不同规格和不同供应商的芯粒进行组合，很大程度上提高了芯片设计的灵活性和可定制化程度;并且制造商可以依赖于预定好的芯片工具箱来设计新产品，缩短芯片的上市时间。

　　2022 年 3 月，英特尔、AMD、Arm、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta、微软等全球领先的芯片厂商共同成立了UCIe联盟，旨在建立统一的 die-to-die 互联标准，促进 Chip let 模式的应用发展，目前联盟成员已有超过 80 家半导体企业，越来越多的企业开始研发 Chip let 相关产品。UCIe 在解决Chip let 标准化方面具有划时代意义，标志着产业化落地开始。

　　中国首 个原生 Chip let 技术标准《小芯片接口总线技术要求》于 2022 年 12 月发布，该标准有助于行业规范化、标准化发展，为赋能集成电路产业打破先进制程限制因素，提升中国集成电路产业综合竞争力，加速产业进程发展提供指导和支持。

　　根据 Gartner 数据统计，基于 Chip let 的半导体器件销售收入在 2020 年 仅为 33 亿美元，2022 年已超过 100 亿美元，预计 2023 年将超过 250 亿美元， 2024 年将达到 505 亿美元，复合年增长率高达 98%。超过 30%的 SiP 封装将使用芯粒(Chip let)来优化成本、性能和上市时间。MPU占据 Chip let 大部分应用应用场景，Omdia 预测2024 年用于 MPU 的 Chip let 约占 Chip let 总市场规模的 43%。

　　【龙头 IC 制造及封测厂加码布局 Chip let】

　　随着 Chip let 技术的发展，Chip let 产业链各环节逐渐完善，即由 Chip let 系统级设计、EDA/IP、芯粒、制造、封测组成的完整Chip let生态链。从 Chip let产业链逻辑看，芯片设计和封装处于链条中心环节，且与后端系统应用紧密联动，而晶圆厂则被前置，成为芯粒提供商的生产环节。

　　目前全球封装技术主要由台积电、三星、Intel 等公司主导，主要是 2. 5 和 3D 封装。2.5D封装技术已非常成熟，广泛应用于 FPGA、CPU、GPU 等芯片，目前是 Chip let 架构产品主要的封装解决方案。3D 封装能够帮助实现 3D IC，即晶粒间的堆叠和高密度互连，可以提供更为灵活的设计选择。但3D封装的技术难度更高，目前主要有英特尔和台积电掌握 3D 封装技术并商用。

　　Chip let 被视为中国与国外差距相对较小的先进封装技术，有望带领中国半导体产业在后摩尔时代实现质的突破，因此，中国半导体企业紧跟产业趋势，纷纷走向 Chip let 研发的道路。中国三大封测企业长电科技、通富微电与华天科技都在积极布局 Chip let 技术， 目前已经具备 Chip let 量产能力。

　　长电科技推出的面 向 Chip let 小芯片的高密度多维异构集成技术平台 XDFOI™可实现TSVless 技术，达到性能和成本的双重优势，重点应用领域为高性能运算如 FPGA、CPU/GPU、AI、5G、 自动驾驶、智能医疗等。

　　华天科技已量产 Chip let 产品，主要应用于 5G 通信、医疗等领域。华天科技已掌握 SiP、 FC、TSV、Bumping、Fan-Out、WLP、3D 等先进封装技术。华天科技目前已建立三维晶圆级封装平台—3D Matrix，该平台由 TSV、eSiFo(Fan-out)、3D SIP 三大封装技术构成。

　　参考资料：安信证券-集成电路行业：先进制程贴近物理极限，算力需求 Chip let 迎来黄金发展期-230619.pdf

　　民生证券-半导体行业深度：算力时代来临，Chip let 先进封装大放异彩-230709.pdf

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