问题描述

相比传统芯片，Chiplet（芯粒或小芯片）技术可有效降低成本，提升集成规模和设计效率，缓解对先进工艺的依赖。但是由于我国在标准制定、技术研究、产品研发、生态构建等方面与国外先进水平相比存在一定差距，导致目前国内Chiplet技术和产业发展缓慢。同时过去二十年中我国信息通信行业实现了跨越式发展，形成了广泛的应用场景、完善的产业生态以及充足的人才储备，为发挥新型举国体制开展关键核心技术攻创造了条件。据分析，Chiplet技术有望应用于5G基站、数据中心、人工智能平台等信息通信产业核心环节，提供更低成本、更高算力的基础设施。因此如何借助我国信息通信产业优势，快速实现Chiplet技术和产业突破，突破芯片技术封锁，是当前面临的一项重要产业技术问题。

问题背景

近年来，随着摩尔定律逼近极限，芯片的发展遇到瓶颈，单纯依靠工艺升级来获得性能、功耗、面积和成本方面的提升越来越难。Chiplet技术将芯片按照功能单元分解成多个小芯粒，每个芯粒选择最适合的材料和工艺制造，再通过先进封装技术实现芯粒间高速互联，形成一个系统级芯片。首先，Chiplet芯粒能够在多产品中复用且具有高良率，可降低芯片研发成本。第二，多颗芯粒统一封装突破了单芯片的面积限制，可提升芯片集成规模。第三，集成成熟芯粒或按需对部分芯粒迭代即可制作出下一代产品，可提升芯片设计效率。第四，不同工艺的芯粒可组合封装，有利于将最先进工艺用于计算核心，缓解我国先进工艺卡脖子问题。综上，Chiplet这种“搭积木”模式可以显著降低芯片设计和生产成本，提升芯片集成规模和性能，缩短芯片上市周期，保障芯片供应链安全，加速芯片产业自主化发展。

最新进展（截止问题发布年度）

国内外芯片厂商积极布局技术标准，推出相关产品，构建产业生态。技术方面，先进封装技术不断成熟。Chiplet技术的核心是2.5D和3D先进封装。先进封装主要由台积电、英特尔、三星等公司主导，我国大陆通富微电、长电科技等封测厂商初步具备先进封装能力。产品方面，国内外芯片巨头纷纷推出Chiplet产品并在多领域规模应用（附录1）。存储器领域，SK海力士推出高带宽存储器HBM；CPU领域，AMD推出高性能处理器霄龙系列；GPU/AI加速卡领域，英伟达推出算力加速卡A100；ASIC领域，英特尔推出以太网交换芯片Tofino2；FPGA领域，英特尔推出Altera Stratix 10。产业方面，Chiplet技术联盟相继成立，加快标准制定及生态建设（附录2）。英特尔、AMD、ARM等十家公司联合成立通用芯粒互连产业联盟，发布UCIe 1.0芯粒互联标准。中科院计算所联合国内芯片厂商成立中国计算机互连技术联盟，发布国内Chiplet技术标准《小芯片接口总线技术要求》。清华大学、中国移动、中芯国际、华大九天等单位成立中关村高性能芯片互联技术联盟。

但是我国在标准制定、技术研究、产品研发、生态构建等方面与国外先进水平相比存在差距。一是国内Chiplet标准尚不成熟，国内存在多种芯片互联技术，标准化工作刚刚起步。二是先进封装等技术与国外差距较大。国内封测企业在封装制程、封装设计分析、热传导、材料间整合等方面经验不足。三是我国Chiplet缺乏应用场景引导，产品研发缓慢。国外Chiplet产品研发主要依托自身产品线，如海力士的内存，英伟达的GPU等，我国在相关领域积累较弱，亟需在云计算、AI、5G、物联网等Chiplet潜在场景深度挖掘。四是Chiplet产业链条长，整合难度大。Chiplet研发涉及材料、设计、封装、测试、应用等环节，国内缺乏具备垂直整合能力的芯片公司。

当前，国内Chiplet技术和产业发展相对缓慢，尚未实现规模化应用, 缺乏有效的产业牵引是主要原因。近二十年，中国信息通信产业（ICT）实现跨越式发展，已经成为国民经济的战略性、基础性、先导性行业，在技术、标准、应用、产业、人才方面具有良好储备，可成为加速国内Chiplet技术发展和产业链构建的重要力量。一是信息通信设备应用市场广泛，5G基站、数据中心、人工智能平台等应用场景具有大规模的芯片应用需求，并对性能、成本、迭代周期等提出了较高的要求，为Chiplet技术和产品发展提供产业基础。二是信息通信设备芯片对供应链安全具有较高需求，近年来领域内正在积极发展自主可控的国产化芯片解决方案，为加速Chiplet技术自研创造了有利条件。三是通信标准具备国际优势，我国通信标准化工作在过去二十年实现了从追赶到领先的跨越式发展，具有丰富的国际标准化经验，有利于引导自主Chiplet标准抢占业界话语权。四是产业链完善，我国信息通信产业链较为完整且实力突出。五是人才资源丰富，领域人才队伍壮大、学科融合性和交叉性较强，有利于完善Chiplet产业链薄弱环节。

因此如何发挥我国信息通信产业优势，打造Chiplet中国方案，快速实现Chiplet技术和产业突破，是突破芯片技术封锁，在集成电路领域实现高水平自立自强的关键。具体来说，可以依托策源地推动先进封装等Chiplet核心技术攻关，弥补工艺断点，构建我国在Chiplet领域的核心竞争力。面向信息通信设备对高性能自主可控芯片的大规模市场需求，优先选取5G基站（基带芯片、射频芯片）、数据中心（存储芯片、计算芯片）、人工智能（高性能AI芯片）等可以充分发挥Chiplet技术优势的应用场景，构建应用龙头企业与芯片设计厂商、生产厂商和封测厂商的联动机制，研发高性能自主可控Chiplet产品，保障供应链安全稳定，实现降本增效。此外，借助通信行业标准组织优势，加快国内Chiplet联盟生态构建和标准体系建设，并整合产业链各环节的企业和学术力量，打造集设计工具、工艺验证、测试认证于一体的Chiplet全流程共性技术服务平台，促进协同研发和迭代优化，加速Chiplet产业升级。

重要意义

Chiplet为国内IP公司开启硅片级IP 硬核复用的新模式和增长空间，极大推动我国先进封装技术与产业发展，同时为国内EDA厂商研发专用EDA工具提供了新的机会。发展和完善我国Chiplet标准制定、技术研究、产品研发、生态构建，推进Chiplet技术工程化和产业化进程，可有效满足信息通信等行业对芯片性能、成本、迭代周期和自主可控的需求，有助于打破国内芯片面临的封锁僵局，提升我国企业自主研发能力，降低芯片断供等问题对我国数字经济发展带来的潜在风险，保障核心产品供应链的安全和稳定，助力经济和社会持续发展。