Chiplet直译为小芯片或芯粒,指的是把一个原本设计在单一硅片上的大芯片,拆分成多个功能独立的小芯片,再通过先进封装技术把它们拼装在一起。这些芯粒可以分别采用不同的制程工艺,比如计算核心用最先进的节点,接口和模拟电路用成熟便宜的节点,从而在性能和成本之间取得更好的平衡。就像搭积木一样,芯片厂商可以根据需求灵活组合不同的功能模块。
传统芯片靠缩小晶体管尺寸来提升性能,但当制程逼近物理极限时,单芯片面积越大,良率越低、成本越高,性能提升也越来越难。Chiplet把大芯片拆小,每颗芯粒面积小、良率高,整体成本反而下降。同时它打破了单一制程的束缚,让不同功能模块各用所长,还能缩短研发周期、复用成熟设计,被业界视为在先进制程之外延续算力增长的关键路径。
把多颗芯粒拼在一起,难点在于它们之间的高速互连。先进封装技术通过硅中介层、重布线层和混合键合等手段,在封装内实现高密度、低延迟的信号连接,让拼装后的芯片在性能上尽量接近单芯片。2.5D和3D封装是目前的两大方向,前者把芯粒并排放在硅中介层上,后者则把芯粒垂直堆叠,进一步缩短互连距离、提高带宽。
尽管Chiplet优势明显,但要真正普及还需要统一的接口标准,让不同厂商的芯粒能够互通。目前行业正在推动相关标准落地,越来越多的处理器、AI加速芯片开始采用Chiplet架构。随着先进封装产能的扩张和设计工具的成熟,Chiplet有望成为未来十年芯片产业的重要竞争高地,也让国产芯片有机会在特定环节实现局部突破。