华为、苹果等巨头入场布局 半导体新主线浮现?浙商证券:Chiplet
该处理器采用7nm制造工艺,基于ARM架构授权,由华为公司自主设计完成,通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计,大幅提高处理器性能。典型主频下, SPECint Benchmark评分超过930,超出业界标杆25%。同时,能效比优于业界标杆30%。鲲鹏920以更低功耗为数据中心提供更强性能。该处理器创建了相干缓存子系统以将多核集成到单个小芯片中,同时开发了专用并行小型IO块,以实现二维封装解决方案的高带宽芯片间连接。
号,再通过矽穿孔来连结下方的金属凸块,再通过导线载板连结外部金属球,实现各部件之间紧密的连接。,3D封装则直接将各芯片进行堆叠,在芯片制作电晶体结构,并直接使用矽穿孔来连结芯片间的电子讯号。MCM技术是将多个LSI/VLSI/ASIC裸芯片和其它元器件组装在同一块多层互连基板上,然后进行封装。
国际厂商积极布局Chiplet封装。目前Intel、TSMC、Samsung等多家公司均创建了自己的Chiplet生态系统,积极抢占Chiplet先进封装市场。
Intel推出3D堆叠异构系统集成技术Foveros与嵌入式多芯片互联桥接技术EMIB。该封装技术采用 3D 堆栈来实现逻辑对逻辑的集成,为设计人员提供了极大的灵活性,从而在新设备外形要素中混搭使用技术 IP 块与各种内存和输入/输出元素。产品可以分成更小的小芯片 或块 ,其中 I/O、SRAM 和电源传输电路在基础芯片中制造,高性能逻辑小芯片或块堆叠在顶部。EMIB技术将有机基板和硅基板相结合,在有机基板上埋嵌硅基板实现高密度互连,通过这样的架构保持互连密度和性能,此外还可以减少制造成本。
TSMC推出的3D Fabric,搭载了3D Silicon Stacking和CoWoS、InFO等先进封装技术。台积电的3DFabric系列技术包括2D和3D前端和后端互连技术,前端技术TSMC-SoIC使用3D硅堆叠所需的尖端硅晶圆厂的精度和方法,包括晶圆芯片和晶圆对晶圆芯片堆栈技术,允许相似和不同芯片的3D堆栈提供多种功能,包括通过增加运算核心数量来提高运算能力、堆栈式内存可提供更多内存和更高的带宽、通过深沟式电容改善功率传输。台积电还拥有多个专属的后端晶圆厂,这些晶圆厂可以组装和测试包括3D堆栈芯片在内的硅芯片,并将其加工成封装后的装置。台积公司3D Fabric的后端工艺包括CoWoS和InFO系列的封装技术。
国内企业、积极布局Chiplet封装技术。长电科技于6月加入UCIe产业联盟参与推动Chiplet接口规范标准化,根据投资者问答,公司去年推出了XDFOI全系列极高密度扇出型封装解决方案,该技术是一种面向Chiplet的极高密度,多扇出型封装高密度异构集成解决方案,包括2D/2.5D/3D Chiplet,能够为客户提供从常规密度到极高密度,从极小尺寸到极大尺寸的一站式服务。通富微电与AMD密切合作,是AMD的重要封测代工厂,在Chiplet、WLP、SiP、Fanout、2.5D、3D堆叠等方面均有布局和储备,现已具备Chiplet先进封装技术大规模生产能力。
Chiplet封装推动对芯片测试机的需求增长。根据公司调研,相比SoC封装,Chiplet架构芯片的制作需要多个裸芯片,单个裸芯片的失效则会导致整个芯片的失效,这要求封测公司进行更多数量的测试以减少失效芯片带来的损失。目前、均在测试机方面有所布局,有望受益Chiplet封装带来的测试机需求增长。
3.2. IP复用提高设计经济性
Chiplet的发展有利于实现“IP芯片化”。Chiplet由不同功能的裸芯片所构成,与此同时Chiplet的裸芯片实际上是半导体IP经过设计和制程优化后生产出的硬件化产品,一定意义上Chiplet芯片也可以看作是由不同的IP所构成。IP厂商有可能实现从IP供应商到Chiplet产品供应商的转变,从而提升公司在产业链中的附加价值。在Chiplet模式下,设计公司可以买不同公司的硬件然后通过先进封装进行组合,在此模式下IP公司有望实现向硬件提供商的转变。
芯原股份作为国内最大的半导体IP供应商有望受益Chiplet发展。公司是大陆排名第一、全球排名前七的半导体IP供应商,是大陆首批加入UCIe联盟的企业之一,拥有丰富的处理器IP核,以及领先的芯片设计能力。目前公司致力于通过“IP芯片化”和“芯片平台化”来实现Chiplet产业化,与全球主流封测厂、芯片制造厂商都建立了合作关系,在推出Chiplet业务方面具有优势。公司计划于2022至2023年,继续推进高端应用处理器平台Chiplet方案的迭代研发工作,推进Chiplet在平板电脑、自动驾驶、等领域的产业化落地进程,芯原有可能是全球第一批面向客户推出Chiplet商用产品的企业。
4. 受益标的:聚焦封装/设备/IP环节与供应链变革!
先进封装:国内目前在先进制程技术上与国际厂商存在明显差距,Chiplet方案为国内芯片制造业提供了弯道超车机会。国内芯片厂商可以通过采用Chiplet方案来弥补国内先进制程产业链落后的劣势,通过先进封装来提升芯片性能。国内先进封装领域公司有望受益Chiplet方案的发展,受益公司包括通富微电、长电科技等。
IP公司:Chiplet方案降低了芯片设计的成本与门槛,IP复用提高了设计的灵活性。后续IP公司有望实现从IP供应商向Chiplet供应商的身份转变,增加在产业链中提供的价值,受益公司包括芯原股份等。
封测设备:Chiplet方案的落地的关键便在于先进封装技术的实现,这对封装设备提高了要求及需求。如Chiplet方案设计大量裸芯片,封测过程需要对大量芯片进行测试以保证最后芯片成品良率。国内封测设备公司有望受益,受益公司包括、、、等。
封装载板:Chiplet方案会采用2.5D封装、3D封装、MCM封装等形式对芯片进行先进封装,这种封装方式会增加ABF、PCB载板层数,具体层数与技术指标要求取决于芯片的设计方案。国内ABF、载板厂商有望受益Chiplet方案的发展,受益公司包括等。