芯原微电子(上海)股份有限公司董事长兼总裁戴伟民:芯粒助推中国半导体产业发展

中国电子报|2020-10-16 19:39:34
作者:诸玲珍 来源:中国电子报、电子信息产业网

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10月14日,由中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办的第三届全球IC企业家大会暨第十八届中国国际半导体博览会(IC China2020)在上海开幕。芯原微电子(上海)股份有限公司董事长兼总裁戴伟民发表了题为“Chiplet:中国半导体产业的机遇与挑战”的主题演讲。戴伟民表示,芯粒(Chiplet)市场呈现快速发展态势,到2024年,将达到58亿美元。

芯片设计成本越来越高

戴伟民在演讲中表示,晶体管数量随着特征线宽的减小而大幅提升,从而支撑手机芯片性能的不断升级。他以苹果公司手机芯片为例,在16nm工艺下,其手机芯片的晶体管数量为33亿个;在7nm工艺下为69亿个;在5nm工艺时预计将达100亿个。单位面积下晶体管数量的快速上升促使晶体管的单位成本快速下降,苹果公司芯片单个晶体管的生产成本在16nm工艺下为4.98美元/10亿个晶体管,在7nm工艺下仅为2.65美元/10亿个晶体管。

戴伟民指出,当前,芯片设计成本越来越高,以工艺制程处于主流应用时期的设计成本为例,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,设计成本则快速升至约2.22亿美元。其中早期使用和成熟期使用的成本相差1倍以上,但成熟期的使用成本仍非常高。全球领先的芯片设计公司 (fabless) 的研发/营收占比居高不下,在25%以上。戴伟民认为,Fabless模式演进催生芯片设计服务产业,半导体IP授权和集成电路设计服务行业的发展催生更多机遇。全球半导体IP市场发展规模呈上升趋势,将从2019年的50亿美元,上升至2027年的101亿美元,增长1倍以上。

芯粒技术快速发展

戴伟民表示,工艺技术的进步带来设计成本的挑战,现阶段,先进工艺带来的设计成本攀升逐渐削弱了单个晶体管的平均成本效益。因此,更高的硅利用率会带来更高的产量,导致芯粒(Chiplet)市场快速发展。Chiplet处理器芯片的全球市场规模,由2018年的6.45亿美元将上升至2024年的58亿美元,2035年将达到570亿美元。目前,Marvell、AMD、英特尔、台积电等大公司都相继发布了Chiplet产品。据了解,目前,Chiplet涵盖三种封装技术,即Organic Substrates、Passive Interposer (2.5D) 以及Silicon Bridges。

“芯原公司提出IP即芯粒(IP as a Chiplet ) 理念,旨在以Chiplet实现特殊功能IP的‘即插即用’,解决7nm、5nm及以下工艺中性能与成本的平衡,并降低较大规模芯片的设计时间和风险,从SoC中的IP到SiP中以Chiplet形式呈现的IP。”戴伟民表示。

戴伟民强调,Chiplet将带来新的产业机会:降低大规模芯片设计的门槛;升级为Chiplet供应商,提升IP的价值且有效降低芯片客户的设计成本;增设多芯片模块(Multi-Chip Module,MCM)业务,Chiplet迭代周期远低于ASIC,可提升晶圆厂和封装厂的产线利用率;建立新的可互操作的组件、互连、协议和软件生态系统。他举例说,目前国内已有公司涉足这个领域。长电科技依靠多年eWLB 扇出型封测量产经验,2020年面向高性能计算、5G及物联网等应用推出一系列Chiplet产品,包括基于RDL First 的中道扇出型晶圆级封装及配套的高密度FCBAG后道封装。据介绍,RDL 线宽线距达到2微米。2021年长电科技计划推出基于硅转接板的2.5D chiplet 产品,封测精度和密度进一步提升。 

终极内存/缓存技术有效降低系统成本

FLC终极内存/缓存技术(FLC,Final Level Cache)是一种创新性的低成本、低功耗和高效率的内存/缓存技术。它可以低成本地扩大DRAM内存容量,提供大缓存并有极高的缓存命中率,利用片内SRAM 或片上定制DRAM来提高DRAM性能,并有效降低DRAM内存的功耗及系统功耗,有效降低系统功耗,在不改变现有芯片的系统结构的基础上有效降低系统成本。

随着机器学习和人工智能、大数据、高性能计算设备和物联网设备的大量涌现,芯原和合作厂商拟共同研发采用全新高性能计算机架构的终极内存/缓存技术,将为高性能计算机平台、笔记本电脑、平板电脑、移动电话等提供一个全新的高性能、高效率和低成本计算的内存方案,并可以显著节约系统总体成本。“我们研发的内容包括:开发终极内存/缓存技术控制器和封装内缓存芯片技术;研发完成后,将基于终极内存/缓存技术开发应用处理器方案,采用芯原领先的视频编解码技术提供丰富的接口并支持扩展异构计算,例如PCI-E、CCIX、USB Type-C MIPI摄像头、4K显示等。”戴伟民表示。  

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