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Chiplet：提质增效，助力国产半导体弯道超车

一、为何需要Chiplet?

Chiplet是一种将单颗SoC“化整为零”为多颗小芯片，并进行封装的技术，主要包括以下几种形式：

• MCM（多芯片组件）：将多颗裸芯片连接于同一基板，分为金字塔堆叠MCM和TSV堆叠MCM。
• InFO（集成扇出封装）：Die表面的触点扩展到Die之外，增加引脚数量，强调扇出封装。
• 2.5D CoWoS：包含一层interposer，结构更为复杂。

Chiplet的主要优势包括：

• 性能提升：通过3D堆叠提升晶体管密度，从而提高算力。
• 成本优化：不同功能芯片可采用不同制程，实现成本最优匹配。
• 良率提升：芯片面积越小，晶圆缺陷对良率的影响越小，整体良率提高。
• 研发周期缩短：核心芯片可复用，加快产品迭代。

二、产业应用：海内外巨头躬身入局

2.1 AMD：Chiplet先行者

AMD自2019年起在ZEN2架构中引入Chiplet，显著提升了性能与成本效益。2022-2023年，AMD在游戏GPU和AI芯片中进一步应用Chiplet技术：

• RX 7900系列：通过Chiplet技术实现多核心连接，降低成本。
• Instinct MI300：首款采用Chiplet架构的数据中心AI芯片，将9颗5nm与4颗6nm芯片3D堆叠，集成HBM3内存。

2.2 英特尔

2023年发布基于Chiplet设计的第四代Intel Xeon可扩展处理器，其中Max系列采用3D Chiplet封装，涵盖多种工艺节点。

2.3 英伟达

2022年发布Grace CPU Superchip，采用NVLink-C2C技术实现高速互连，遵循UCIe规范。

2.4 苹果

2022年发布的M1 Ultra芯片采用InFO-LI封装，通过Chiplet技术降低成本。

2.5 国产厂商布局

• 寒武纪：2021年发布首款基于Chiplet的AI芯片思元370。
• 芯原股份：国内IP供应龙头，2022年推出基于Chiplet的高端应用处理器平台。
• 芯动科技：推出首款基于Chiplet技术的服务器级GPU“风华1号”。
• 龙芯：2022年完成32核心3D5000处理器验证。
• 海光信息：表示Chiplet是未来重要技术方向。
• 北极雄芯：2023年发布首款基于Chiplet架构的“启明930”芯片，采用全国产基板和2.5D封装。

三、受益链条：封测、材料等多环节受益

3.1 市场空间

• 2024年全球Chiplet芯片市场空间有望达500亿美元，CAGR达98%。
• 2024年全球Chiplet封测市场空间预计达55亿美元，占芯片产值约8%。

3.2 EDA（电子设计自动化）

Chiplet的兴起为国产EDA带来新机遇，包括：

• 建立统一的EDA设计标准；
• 实现不同国产芯片的协同测试；
• 国产封测厂提供经验支持；
• 国产fab厂推动多芯片互联标准。

主要国产EDA公司包括：华大九天、概伦电子、国微集团、广立微、芯愿景等。

3.3 IP（知识产权）

Chiplet释放IP复用需求，芯原股份作为国内IP授权龙头，已推出基于Chiplet的高端应用处理器平台，具备较强的IP供应能力。

3.4 晶圆减薄

Chiplet的3D堆叠需求催生晶圆减薄市场，华海清科的减薄抛光一体机已通过验证，预计2023年实现批量出货。

3.5 封测

国产封测龙头已实现Chiplet量产：

• 通富微电：已为AMD大规模量产Chiplet产品。
• 长电科技：2018年布局Chiplet，2022年加入Chiplet国际标准联盟UCLE。
• 华天科技：已实现Chiplet封装量产。
• 晶方科技、大港股份：在TSV等前期技术上已有积累。

3.6 ABF载板

Chiplet对高密度、高讯息传输的封装需求推动ABF载板市场增长：

• 2023年全球ABF载板市场约50亿美元，预计2028年达65亿美元。
• 中国台湾、日本企业占据全球70%份额，国产替代空间广阔。
• 兴森科技：拟投资60亿元建设FCBGA封装基板智能化工厂。
• 深南电路：成立子公司广州广芯，计划年产能达2亿颗。

3.7 测试需求倍增

Chiplet需要对每一颗die进行CP测试，测试需求按小芯片数量成倍增加，推动测试服务与测试机市场：

• 伟测科技、利扬芯片、华岭股份：国产第三方测试龙头。
• 长川科技、华峰测控、联动科技：国产测试机厂商。

建议关注

• 设备：长川科技（数字测试机）、华海清科（Chiplet减薄抛光）、华峰测控（模拟测试机）；
• 封测：通富微电（封装环节最受益）、长电科技（Chiplet有望放量）、伟测科技（第三方测试龙头）；
• 设计：芯原股份（IP授权龙头）；
• 板材：兴森科技（ABF板领军者）、深南电路（ABF板布局较早）。

风险提示

• Chiplet渗透不及预期；
• 美国制裁加剧；
• 国内Chiplet技术突破不及预期；
• 报告中使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。