算力需求Chiplet迎来黄金发展期
加油奥利给
下海干活的韭菜种子
2023-06-20 00:26:04
作者：马良，郭旺(安信)
先进制程贴近物理极限迭代放缓，Chiplet体现集成优势Chiplet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Chiplet，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。与传统的SoC依靠先进制程（摩尔定律）提高晶体管密度不同，Chiplet通过先进封装的方式，将各个芯片单元彼此互联，从而提高集成度。由于摩尔定律在往5nm以及3nm等先进制程推进过程中逐步放缓，单位晶体管所需要付出的成本降低的速度正在持续放缓，Chiplet性价比逐步凸显。Chiplet可以通过多个裸片片间集成，突破了单芯片SoC的诸多瓶颈，带来一系列优越特性，从而延续摩尔定律。AI等高算力芯片的需求增加，Chiplet迎来高速发展：从下游应用场景来看，服务器、自动驾驶领域是比较适合Chiplet落地场景，随着近年来高性能计算、人工智能、5G、汽车、云端等新兴市场的蓬勃发展，对于算力的需求持续攀升，下游IC设计厂陆续推出Chiplet解决方案的高算力芯片。AMD于2023年初发布了第一个数据中心APU（Accelerated Processing Unit，加速处理器）产品MI300，拥有13个小芯片，基于3D堆叠，包括24个Zen4 CPU内核，总共包含128GBHBM3显存和1460亿晶体管，性能上比此前的MI250提高了8倍,在功耗效率上提高了5倍。英伟达H100采用了台积电4nm制程和COWOS封装工艺，拥有一颗GPUSOC和6颗HBM。GH200也采用Chiplet方案，将72核的Grace CPU、H100 GPU、96GB的HBM3和512 GB的LPDDR5X集成在同一个封装中，拥有高达2000亿个晶体管。根据Gartner数据统计，基于Chiplet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%。国际龙头布局Chiplet先进封装，国内厂商紧跟产业趋势：目前全球封装技术主要由台积电、三星、Intel等公司主导，其中台积电在Chiplet处于领导地位，其推出的3DFabric，搭载了完备的3D硅堆栈（3DSilicon Stacking）和先进的封装技术，技术先后被用于赛灵思的FPGA、英伟达的GPU以及AMD的CPU和GPU。国内厂商方面，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Chiplet技术，目前已经具备Chiplet量产能力。长电科技推出的XDFOI可实现TSV-less技术，达到性能和成本的双重优势；通富微电7nm Chiplet产品已大规模量产，5nm产品已完成研发即将量产；华天科技目前已建立三维晶圆级封装平台—3DMatrix，Chiplet产品已实现量产，主要应用于5G通信、医疗等领域。相关标的：未来随着先进封装技术的发展，国内产业链深度受益，推荐长电科技（600584）、建议关注通富微电（002156）、华天科技（002185）、甬矽电子（688362）；IP关注芯原股份（688521）；设备关注长川科技（300604）、华兴源创（688001）等。风险提示：新技术、新工艺、新产品无法如期产业化风险，行业与市场波动风险，国际贸易摩擦风险，产品生产成本上升风险。
先进制程贴近物理极限迭代放缓，Chiplet体现集成优势Chiplet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Chiplet，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。与传统的SoC依靠先进制程（摩尔定律）提高晶体管密度不同，Chiplet通过先进封装的方式，将各个芯片单元彼此互联，从而提高集成度。由于摩尔定律在往5nm以及3nm等先进制程推进过程中逐步放缓，单位晶体管所需要付出的成本降低的速度正在持续放缓，Chiplet性价比逐步凸显。Chiplet可以通过多个裸片片间集成，突破了单芯片SoC的诸多瓶颈，带来一系列优越特性，从而延续摩尔定律。AI等高算力芯片的需求增加，Chiplet迎来高速发展：从下游应用场景来看，服务器、自动驾驶领域是比较适合Chiplet落地场景，随着近年来高性能计算、人工智能、5G、汽车、云端等新兴市场的蓬勃发展，对于算力的需求持续攀升，下游IC设计厂陆续推出Chiplet解决方案的高算力芯片。AMD于2023年初发布了第一个数据中心APU（Accelerated Processing Unit，加速处理器）产品MI300，拥有13个小芯片，基于3D堆叠，包括24个Zen4 CPU内核，总共包含128GBHBM3显存和1460亿晶体管，性能上比此前的MI250提高了8倍,在功耗效率上提高了5倍。英伟达H100采用了台积电4nm制程和COWOS封装工艺，拥有一颗GPUSOC和6颗HBM。GH200也采用Chiplet方案，将72核的Grace CPU、H100 GPU、96GB的HBM3和512 GB的LPDDR5X集成在同一个封装中，拥有高达2000亿个晶体管。根据Gartner数据统计，基于Chiplet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%。国际龙头布局Chiplet先进封装，国内厂商紧跟产业趋势：目前全球封装技术主要由台积电、三星、Intel等公司主导，其中台积电在Chiplet处于领导地位，其推出的3DFabric，搭载了完备的3D硅堆栈（3DSilicon Stacking）和先进的封装技术，技术先后被用于赛灵思的FPGA、英伟达的GPU以及AMD的CPU和GPU。国内厂商方面，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Chiplet技术，目前已经具备Chiplet量产能力。长电科技推出的XDFOI可实现TSV-less技术，达到性能和成本的双重优势；通富微电7nm Chiplet产品已大规模量产，5nm产品已完成研发即将量产；华天科技目前已建立三维晶圆级封装平台—3DMatrix，Chiplet产品已实现量产，主要应用于5G通信、医疗等领域。相关标的：未来随着先进封装技术的发展，国内产业链深度受益，推荐长电科技（600584）、建议关注通富微电（002156）、华天科技（002185）、甬矽电子（688362）；IP关注芯原股份（688521）；设备关注长川科技（300604）、华兴源创（688001）等。风险提示：新技术、新工艺、新产品无法如期产业化风险，行业与市场波动风险，国际贸易摩擦风险，产品生产成本上升风险。
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