拜登签芯片法案,Chiplet将成全村希望?

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8月9日,美国总统拜登正式签署了《2022芯片和科学法案》。全文共39页,虽然芯片法案只占前四页,但内容十分关键且备受瞩目。

根据芯片法案,美国政府将从2022至2026年合计提供527亿美元补贴,其中110亿美元用于半导体芯片的研究和开发。390亿美元用于建设、扩大或更新美国晶圆厂。20亿美元用于资助如 *** 、国防和创新相关领域。5亿美元用于与国外政府建设国际信息、通信技术安全、半导体供应链。2亿美元用于增加半导体行业人才培养,并对当地半导体制造商提供25%税收减免。

值得注意的是,该法案除了给美国本土芯片产业提供巨额补贴外,还特别规定,获得联邦资金的公司十年内禁止在中国、俄罗斯以及其它“令美国担忧”的国家大幅增产先进制程芯片。违反禁令或未能修正违规状况的公司或将需要全额联邦补助款。

其目的昭然若揭,一是想帮助美国重新夺回半导体制造业的领先主导地位,另一是将中国视作半导体行业劲敌,阻止半导体国际企业在中国大陆的先进制程,限制中国半导体产业在先进技术领域的发展。

行业数据显示,美国在全球半导体制造业中的份额从 1990 年的 37% 下降到 2020 年的 12%。同一时期,中国在该领域的份额从几乎为零上升到 15%。

芯片法案的签署,也就无疑是在逼迫国际企业在中美之间二选一。如果选择接受美国项目资金的补助,就会被限制在中国建造或扩大先进制程晶圆厂。

但目前中国大陆是全球大的芯片市场,据统计, 2021年全球芯片销售额5559亿美元,中国进口额达4326亿美元,全球占比达77.8%,市场销售额达1925亿美元,居全球第一。

而芯片法案的二选一,无疑令大部分国际企业在中美之间陷入两难。

华泰证券发布的一份研究报告称:

目前在中美都设有半导体厂的企业包括台积电(南京)、三星(西安)、SK海力士(大连、无锡)。此外,英特尔和美光也在中国拥有芯片封装和测试工厂。而台积电更是唯一一家在中国大陆生产28nm以下较先进制程芯片的企业(其南京工厂生产16nm芯片)。

当然一旦这些企业选择美国,对中国半导体产业来说,将会受到巨大的冲击和限制。

芯谋研究首席分析师顾文军表示:

“芯片法案”意在加速建设本土半导体制造,一方面扶持本土现有制造龙头,另一方面吸引更多国际企业加大在美投资。这会分散国际企业在中国市场的投资,影响资金、人才等诸多方面,进而影响中国获取国际资源的能力。此前,国际企业在中国布局是产业链布局,现在可能仅把中国作为终端市场,限制性地销售某些特定产品。当中国在国际半导体企业布局中由研发和制造转向售后和服务,中国半导体产业所发挥的价值将下降,在全球半导体产业中的话语权也将降低。

这就意味着,短时间内,造芯问题将成为困扰中国半导体行业的难题。而芯片法案的推出同时也进一步证明,半导体上游供应链被国产替代的重要性。从长期来说,这也更能激发中国自主创新的爆发力和驱动力。

那么,在现今情况下中国半导体行业如何寻找的破局之法?

曾有业内人士指出,Chiplet能给中国带来新的产业机会。Chiplet概念早起源于1970年诞生的多芯片模组,2015年Marvell创始人周秀文博士提出的模块化芯片概念让Chiplet初具雏形。后摩尔时代为延续摩尔定律的经济效益,此后各大知名芯片巨头纷纷开始投入Chiplet技术的研究。芯片法案签署后,Chiplet再度引起热议,股票市场大热,成为业界备受关注的对象。

什么是Chiplet?

Chiplet又称芯粒或者小芯片,它是将一类满足特定功能的die(裸片),通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起,形成一个系统芯片,以实现一种新形式的IP复用。

简而言之,就是像乐高积木一样一颗一颗的堆叠起来,但的Chiplte不是普通的堆叠,而是各功能芯片的集成,是使用先进封装技术整合成的一个完整芯片。

而chiplte的优点,光大证券在研究报告中指出:

随着芯片制程的演进,芯片全流程设计成本大幅增加,Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率,有利于降低设计的复杂度和设计成本,有望降低芯片制造的成本。

随着先进制程的迭代和芯片的不断微缩,先进制程的开发成本及难度提升。系统级芯片(SoC)显现出成本高、灵活度低等缺点,而Chiplet技术对系统级芯片(SoC)存在的问题做出了明显改善。Chiplet成为了后摩尔时代半导体工艺发展的新方向之一。

提到了Chiplet,就不得不说一说先进封装。先进封装是Chiplet实现过程中的重要一环,也是决定芯片成败的关键。

先进封装与传统封装不一样。传统封装是将晶圆厂生产出来的集成电路裸芯片(Die),进行切割、焊线、塑封,使电路与外部器件相连,后用外壳为产品提供机械保护。典型封装方式有DIP、SOP、TSOP、QFP等。

而先进封装主要是指倒装(FlipChip),凸块(Bumping),晶圆级封装(Waferlevelpackage),2.5D封装(interposer,RDL等),3D封装(TSV)等封装技术。

Chiplet作为先进封装技术的代表,走向 了与系统级芯片(SoC)截然不同的道路。Chiplte设计采用2.5D 封装、3D 封装、MCM 封装等形式对芯片进行先进封装。

头豹(上海)研究院TMT行业首席分析师刘颀表示:

“2.5D、3D封装即是典型的先进封装技术,是实现Chiplet的关键步骤,通过先进封装技术才能够将不同的芯粒组成一个完整的系统芯片。”

总之就是, 实现Chiplet需要使用2.5D和3D封装。当然这种封装方式也会增加 ABF、PCB 载板层数,具体层数与技术指标要求要看芯片的不同设计方案。

在后摩尔时代,先进封装与Chiplet概念是彼此支撑、相互成就的关系。这也为IC设计领域提供了更多的可能性,也让众多专注于研究IC芯片的企业看到希望的曙光。

至于Chiplet的发展前景如何呢?拜登芯片法案落地之后,Chiplet在国内的发展势必会加快日程。但就目前来说,Chiplet在国内的发展还有十分广阔的空间。在Chiplet技术快速发展的潮流中,敢为人先,争做第一个吃螃蟹的人,未来将会有无限种可能。

后的后借用唐代李贺《雁门太守行》中的诗句:

黑云压城城欲摧,甲光向日金鳞开。

愿每一位半导体从业者可以——

不畏劲敌,向阳而生。

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