Chiplet 俗称“芯粒”或“小芯片组”,通过将原来集成于同一 SoC 中的各个元件分拆,独立为多个具特定功能的 Chiplet,分开制造后再通过先进封装技术将彼此互联,最终集成封装为一个系统芯片。半导体封装是半导体制造工艺的后道工序,2017 年以来全球封测市场规模稳健增长,2022 年达到 815 亿美元,而先进封装在摩尔定律逼近物理极限的当下发挥着越来越重要的作用。预计 2025 年全球先进封装占比将达到 49.4%,先进封装将成为全球封装市场的主要增量。尤其是算力芯片等大规模集成电路演进中,多芯片集成、2.5D/3D 堆叠的 Chiplet 技术得到加速发展。
Chiplet 在技术路线等方面优势明显
Chiplet 能显著提升良率。在高性能计算、AI 等方面的巨大运算需求下,芯片性能快速提升,芯片中的晶体管数量也在快速增加,导致芯片面积不断变大。对于晶圆制造工艺而言,芯片面积越大,工艺的良率越低。由于每片 wafer 上都有一定概率的失效点,而对于晶圆工艺来说,在同等技术条件下难以降低失效点的数量,因此被制造的芯片面积较大,失效点落在单个芯片上的概率就越大,所以良率会下降。通过运用 Chiplet 的手段,可以将大芯片拆解分割成几颗小芯片,单个芯片面积变小,失效点落在单个小芯片上的概率将大大降低,从而提高了制造良率。
Chiplet 市场规模快速成长
Chiplet 技术被视为“异构”技术的焦点,也是当下最被企业所认可的新型技术之一。2022 年 3 月,英特尔、AMD、Arm、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta、微软等全球领先的芯片厂商共同成立了 UCIe 联盟,旨在建立统一的 die-to-die 互联标准,促进 Chiplet 模式的应用发展,目前联盟成员已有超过 80 家半导体企业,越来越多的企业开始研发 Chiplet 相关产品。UCIe 在解决 Chiplet 标准化方面具有划时代意义,标志着产业化落地开始。
根据 Gartner 数据统计,基于 Chiplet 的半导体器件销售收入在 2020年仅为 33 亿美元,2022 年已超过 100 亿美元,预计 2023 年将超过 250 亿美元,2024 年将达到 505 亿美元,复合年增长率高达 98%。超过 30%的 SiP 封装将使用芯粒(Chiplet)来优化成本、性能和上市时间。MPU 占据 Chiplet 大部分应用应用场景,Omdia 预测2024年用于MPU的Chiplet 约占Chiplet 总市场规模的 43%。
国内企业紧跟产业趋势,加快布局 Chiplet 先进封装
Chiplet 被视为中国与国外差距相对较小的先进封装技术,有望带领中国半导体产业在后摩尔时代实现质的突破,因此,中国半导体企业紧跟产业趋势,纷纷走向 Chiplet 研发的道路。中国三大封测企业长电科技、通富微电与华天科技都在积极布局 Chiplet 技术,目前已经具备 Chiplet 量产能力。
投资建议:先进封装行业前景广阔,Chiplet 技术更将深度受益算力芯片的旺盛需求。我们看好国产供应链公司在 Chiplet 应用加速下的成长潜力。
建议关注:长电科技 600584 通富微电 002156 晶方科技 603005
长川科技 300604 华正新材 603186 甬硅电子 688362
风险提示:行业竞争加剧,封测周期恢复不及预期;研发成果不及预期。
国盛证券 日期:2023-07-09 研报:《算力时代来临,Chiplet 先进封装大放异彩》
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