電子發(fā)燒友網報道（文/吳子鵬）最近，Market.us發(fā)布了針對芯片市場的分析報告，對于后續(xù)全球半導體市場發(fā)展給出了很多展望數(shù)據。比如，該機構預測，2024年全球半導體市場規(guī)模預計將會達到6731億美元，到2032年預計將達到13077億美元；從2023到2032年，全球半導體市場銷售額將以8.8%的復合年增長率增長。

同時，在報告中，Market.us特別提到了Chiplet（小芯片）技術。該機構預計，未來十年Chiplet技術的年復合增長率將會高達42.5%，以一種狂奔的姿態(tài)將市場規(guī)模從2024年的44億美元提升到2033年的1070億美元。

圖源：Market.us

Chiplet加速芯片原型設計

Chiplet是將滿足特定功能的die（裸片），通過die-to-die內部互聯(lián)技術實現(xiàn)多個模塊芯片與底層基礎芯片封裝在一起，形成一個系統(tǒng)芯片。這種設計可以加快原型制作，實現(xiàn)快速上市。

在當前的芯片設計里，包含了CPU、GPU、DSP、ISP、NPU、Modem和接口IP等眾多不同功能的單元，在高度集成化的芯片里，先進制程會對所有的單元進行性能提升。不過，設計人員很快就發(fā)現(xiàn)，并不是所有的功能單元都需要那么高的制程，比如接口IP和模擬電路等對工藝制程的要求都沒有那么高。

于是乎，Chiplet技術對芯片設計進行了分解，從設計時就先按照不同的計算單元或功能單元對其進行分解，然后每個單元選擇最適合的半導體制程工藝進行分別制造，再通過先進封裝技術將各個單元彼此互聯(lián)，最終集成封裝為一個系統(tǒng)級芯片組。

毫無疑問，Chiplet是非常適合用于制造復雜度高的大芯片的，可以被看作是半導體IP經過設計和制程優(yōu)化后的硬件化產品，其業(yè)務形成也從半導體IP的軟件形式轉向到Chiplet的硬件形式。Chiplet的實現(xiàn)開啟了IP的新型復用模式，即硅片級別的IP復用。

不僅如此，Chiplet能夠顯著幫助提升設計良率。芯片工藝制造的良率主要受到Bose-Einstein模型的影響，其中芯片面積、缺陷密度和掩膜版層數(shù)越大，芯片制造的良率就越低，Chiplet則能夠大幅降低這幾項指數(shù)，以提升良率。單個芯片的面積一般不超過800mm*800mm，如果裸芯的面積是400mm*400mm，良率才35.7%，縮小到200mm*200mm，良率會迅速提升到75%。面積縮小只是一個表象，實際上在面積縮小的同時，缺陷密度也會隨之降低，撞上缺陷的概率就會降低，且芯片面積縮小往往設計復雜度也會減小，掩膜版層數(shù)也就不需要那么多了。

另外，Chiplet能夠有效降低芯片的功耗，這也是PPA中一項重要的指數(shù)。比如AMD的Radeon RX 7900 XTX，通過采用Chiplet技術，每瓦性能較上一代改善了54%。

Chiplet背后的推動力

過去幾年，Chiplet廣受關注且取得了不錯的成績，包括AMD、英特爾、博通在內芯片大廠都采用了這項技術。根據Market.us的預測，未來幾年Chiplet將繼續(xù)保持高速增長。

Market.us在報告中指出，Chiplet的高速增長是由多種因素促成的，包括當前電子設備的復雜度和集成度日益上升，產品迭代速度不斷加快；摩爾定律放緩之后，產業(yè)界希望有更高效利用芯片制造工藝的技術出現(xiàn)；另外，生成式AI等應用的爆發(fā)，對定制和特定應用集成電路（ASIC）的需求也日益增長。Chiplet提供了混合和匹配不同功能模塊的靈活性，以滿足特定需求，使其成為從消費電子產品到高性能計算和數(shù)據中心等一系列應用的理想選擇。

2023年，CPU是Chiplet技術的主要推動力，占據了41%的市場份額。這類芯片開始廣泛采用Chiplet技術的主要原因是，科技、金融和醫(yī)療保健等領域對高性能計算的需求不斷增加，推動了對更高效、更強大的處理器的需求。同時，CPU更容易實現(xiàn)模塊化設計。當然，云計算和數(shù)據中心的興起，對于CPU的用量也是逐年遞增，且這些應用對于CPU的性能和能效都有很高的要求，也能夠進一步釋放Chiplet技術的潛能。

GPU當然是緊隨其后的。采用Chiplet技術的GPU芯片主要用于高端游戲、人工智能和機器學習等領域，這些芯片高效處理復雜圖形和計算任務的能力使他們成為這些領域的關鍵組成部分。

從市場因素來看，消費電子應用依然是一個主導性的市場，智能手機、筆記本電腦和可穿戴設備都需要集成更復雜、更緊湊的芯片解決方案。芯片的模塊化設計為這些日益復雜的設備提供了所需的靈活性和可擴展性。因此，消費電子貢獻了26%的Chiplet市場份額。此外，物聯(lián)網和云游戲的潛力也是巨大的。比如，物聯(lián)網設備需要能夠處理和通信大量數(shù)據，同時消耗更少的電力的組件，這種需求能夠發(fā)揮Chiplet技術的特點，同時也讓Chiplet技術從高端芯片進一步下探。

結語

目前Chiplet已經有少量商業(yè)應用，但是已經表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α．斍?，消費電子還是主要的終端市場。隨著Chiplet逐漸成熟，云游戲和云計算市場會迸發(fā)出海量的Chiplet芯片需求，最終促成Chiplet的千億美元市場規(guī)模。