來源：龍貓 釋出時間：2024-04-20 00:37

《麻省理工評論》釋出的2024年十大突破性技術（圖源：網路）

一直以來，中國的“強芯之路”屢屢受到技術強國的掣肘，所需的核心材料、先進裝置、EDA以及成套工藝長期面臨封鎖和限制，但國產晶片產業始終在荊棘中努力前行。EUV光刻機的被迫缺席，極大程度地阻斷了國內自主生產7nm以下晶片的希望。而隨著晶片微縮極限的到來，摩爾定律難以為繼，全球先進製程迭代速度放緩，給國產晶片產業帶來了一絲喘息之機。值此傳統技術演進有望被顛覆的歷史性時期，國外仍保持工藝為主、整合為輔的發展路徑，整合晶片作為中國進階版的Chiplet，為我國提供了一條利用自主積體電路工藝研製跨越1-2個工藝節點效能高階晶片的技術路線。

之所以說整合晶片發展機遇已來，是因為國內現階段已具備利於整合晶片發展的“養分”、“土壤”和“環境”。

所謂“養分”，先進封裝技術是整合晶片發展的核心要素，是解決如何將異質芯粒“拼”在一起的關鍵。國內在晶片封測環節佔比突出，在先進封裝領域擁有一定的產業優勢，能夠為整合晶片發展提供強有力的技術支撐。

所謂“土壤”，傳統晶片難以滿足種類繁多的應用需求，且設計製造成本較高，整合晶片具備模組化芯粒可複用、成本較低等特點，應用領域更廣泛。國內擁有龐大的市場規模和豐富的應用需求，大規模且多樣化的市場需求有助於刺激整合晶片技術快速進步。

所謂“環境”，從國家部委近兩年釋出的專案徵集來看，中國已經開始發揮體制優勢，自上而下引導整合晶片發展，技術發展即將進入快車道。

02

整合晶片發展之路充滿技術挑戰

目前，整合晶片的發展正處於初級階段，市面上雖然已有商業化的產品，但也只是對於該技術的初步探索，整合的芯粒數量和種類都較少，整合度相對有限，尚未發揮出該設計應用的效能優勢。因此，大幅提升晶片整合度是整合晶片技術發展的重點。具體到技術層面，譬如芯粒設計等諸多方面都存在需要破解的難題。

整合晶片可以理解為一個先拆後拼的過程。先進封裝技術解決了“拼”的問題，但是如何“拆”目前還需探尋更科學的方法。將複雜的功能需求拆解和對映到大量的芯粒構件需依託於數學運算，而傳統積體電路針對微觀電晶體的數學描述不適用於芯粒尺度，應建立新的數學理論來支撐。而且應用場景下芯粒的抽象表達，也是對大規模整合晶片在介觀尺度下實現芯粒功能分解的必要條件，亟待展開研究。

上述問題僅僅是諸多技術難題的十之一二，業內專家已經基於專業視角提出了整合晶片技術重點突破的方向，為業界針對整合晶片展開技術攻關提供專業的建議和參考。

整合晶片十大技術難題（2023版）

（圖源：整合晶片與芯粒技術白皮書）

03

整合晶片未來產業鏈

整合晶片能夠透過成熟製程芯粒的堆疊實現先進製程晶片的效能。它對於中國晶片行業的意義，是在傳統技術路線發展進入瓶頸期，且國內因各種主觀和客觀因素的影響追趕乏力的背景下，提供一條能更大程度自主可控、發揮自身優勢的不單純依賴尺寸微縮的新路徑。而整合晶片未來產業鏈中孕育著強大商機，給當下的晶片行業不同環節的參與者提供了新的戰略空間。

其一，EDA工具。晶片的設計基於EDA工具。當前的整合晶片產品因芯粒種類少空間維度較小，但實現芯粒整合多層堆疊結構是技術發展的未來趨勢，整合晶片設計的複雜度相比於普通晶片將呈現指數級發展。但現有的EDA工具適用於以電晶體為單元的二維電路設計，不足以輔助以芯粒為單元的三維佈局開發，也難以支撐超大的設計規模。因此，整合晶片EDA新工具的開發也是需要重點關注的問題。

其二，IP設計。整合晶片技術的發展將逐漸開啟IP複用的新模式，對於模組化晶片整合IP的需求會不斷提升。芯粒形式的IP晶片化有望開拓藍海市場，IP供應商產品將從虛擬向實體轉換，價值量和利潤率都可能迎來大幅增長。

其三，封裝。實現整合晶片中芯粒的高效整合需要依託先進封裝技術，而且隨著芯粒尺寸的增大、架構趨於複雜，傳統2D封裝難以繼續滿足需求，2.5D、3D、MCM等有利於高密度整合的先進封裝技術將成為主流。

其四，測試。整合晶片產業鏈中對於測試的需求將極為旺盛，因為它將貫穿於整合晶片的整個生命週期。整合晶片中每一顆芯粒都需要進行精準的功能測試，以保障整合後整體產品的正常執行。而且芯粒互連整合的方式不同，整合晶片測試的複雜性也不同。如何驗證整合晶片的效能和功能需要有完善的測試方案，這對於晶片測試企業既是考驗也是機遇。

總而言之，機遇與挑戰並存的整合晶片新時代為中國晶片行業帶來了無限商機。各環節的參與者應緊跟技術發展趨勢，勇做技術攻關的引領者，加強合作與創新，共同推動中國整合晶片技術走向成熟。