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集成电路行业深度分析:先进制程贴近物理极限 算力需求CHIPLET迎来黄金发展期

2023-06-20 和讯 安信证券马良/郭旺
语音播报预计8分钟
  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 128GB HBM3 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(3D Silicon 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—3D Matrix,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。
【免责声明】本文仅代表第三方观点,不代表和讯网立场。投资者据此操作,风险请自担。 (责任编辑:王丹)
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