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Chiplet，又称芯片堆叠，是一种模块化的半导体设计和制造方法。由于集成电路（IC）设计的复杂性不断增加、摩尔定律的挑战以及多样化的应用需求，Chiplet技术应运而生。该技术通过将功能专一的小芯片组合成整体，提高了设计灵活性、降低了制造成本，并促进了半导体产业的创新。
Chiplet技术的兴起标志着半导体行业面临的一场颠覆性革命，对于英特尔和台积电而言，这一技术趋势产生了深远的影响。
不同的应用需要专门的组件和功能，而小芯片则提供了一种不同的方式，不再试图满足所有需求，而是允许创建可以以混合搭配方式组合的专用组件。在考虑成本和上市时间的因素时，开发新的半导体工艺技术变得昂贵且耗时。Chiplet技术应运而生，提供了一种方法，可以利用某些组件现有的成熟流程，同时专注于特定功能的创新。此外，小芯片还有助于新工艺技术的发展，因为芯片尺寸和复杂性只是单片芯片的一小部分，从而简化了制造和产量的流程。
随着组件之间距离的增加，传统的单片设计面临着互连性方面的挑战。小芯片通过提高模块化性并简化互连性，有效地解决了这一问题。此外，小芯片还支持异构集成，即将不同的技术、材料和功能集成在一个封装上，从而有助于实现更好的整体性能。小芯片的开发通常涉及到半导体行业中不同公司和行业参与者之间的合作。标准化工作，例如通用Chiplet互连快速联盟（UCIe）等组织领导的用于Chiplet集成的标准化工作，成为推动这一领域进展的关键。总的来说，小芯片的出现是为了解决半导体行业日益增加的复杂性、成本、上市时间和人员压力所带来的挑战。基于小芯片的设计的模块化和灵活特性允许更高效和可定制的芯片集成，有助于推动半导体技术的不断进步，而且更不用说其多源芯片的能力了。
对英特尔的影响
英特尔充分利用Chiplet技术，成为其IDM 2.0战略的关键组成部分。
具体表现在以下两个方面：
● 工艺节点交付加速： 英特尔承诺在四年内交付五个工艺节点，这标志着IDM 2.0战略的重要里程碑。通过使用Chiplet，英特尔能够更加灵活地应对工艺升级，避免了为复杂的CPU或GPU执行完整工艺所需的困难。
● 外包制造合作： 英特尔与台积电签署了历史性的Chiplet外包协议，使其能够充分利用多源代工业务模式。这为英特尔在业务需要时，将制造外包给台积电提供了灵活性，打破了传统的单一芯片制造来源的束缚。
英特尔通过Chiplet技术在FPGA产品领域取得领导地位，已经成功出货超过1000万个Chiplet。英特尔在Chiplet的应用上拥有悠久的历史，尤其在利用嵌入式多芯片互连桥（EMIB）封装技术方面表现出色。自2016年首款英特尔® Stratix® 10 FPGA推出以来，英特尔一直在其产品中使用Chiplet和EMIB技术，如最先进的英特尔 Agilex® FPGA系列。
Chiplet为英特尔的可编程逻辑器件带来三大优势：加快下一代技术的上市时间、灵活地混合和匹配最佳IP、代工和工艺技术，以满足不同产品功能的需求，以及构建比单片技术更高容量的半导体。
通过EMIB封装技术，英特尔成功推动了一系列产品的创新，包括英特尔 Stratix FPGA系列的多个变体，英特尔 Agilex FPGA系列以及模拟的英特尔 FPGA Direct-RF系列。这些产品展现了英特尔小芯片和EMIB技术的引领地位，实现了一系列行业“第一”，如支持PCIe 5.0、CXL接口功能等。
英特尔计划继续扩大在Chiplet技术方面的领先地位，尤其通过通用Chiplet Interconnect Express（UCIe）标准的推广。英特尔在Chiplet生态系统的发展中起到关键作用，该生态系统涵盖了来自多个代工厂的功能广泛的小芯片，为英特尔的FPGA、结构化ASIC和全定制ASIC产品提供更多功能。通过UCIe联盟的标准，英特尔预计将实现更广泛的开放式小芯片生态系统，促进整个行业的产品开发。
对台积电的影响
对于台积电而言，Chiplet技术带来了新的挑战和机遇：
● 避免垄断： 通过采用Chiplet，台积电避免了传统的垄断模式，使客户理论上能够从多个来源获得其芯片。这增加了客户的选择自由度，促使了更加竞争激烈的市场环境。
● 生态系统支持： 台积电通过其3D硅堆叠和先进封装技术快速响应Chiplet技术，并致力于构建强大的Chiplet生态系统。这为台积电提供了在新兴技术领域中保持领先地位的机会。
CoWoS-S基础技术支持超高集成密度，提供不超过两倍掩膜版尺寸的硅中介层，主要用于集成HBM等高速高带宽内存芯片；CoWoS-R在CoWoS-S技术基础上引入InFO技术中的RDL，通过具有相对机械柔韧性的RDL中介层增强封装连接可靠性，同时允许封装尺寸扩大以满足更复杂功能需求，有效支持多个Chiplets之间进行高速可靠互联；CoWoS-L在CoWoS-S和InFO技术的基础上引入LSI技术，使LSI芯片在每个产品中具备多种连接架构，同时可复用于多个产品，提供更灵活和可复用的多芯片互联架构。
结语
Chiplet技术的崛起标志着半导体行业进入了一场颠覆性的革命，为全球的代工工厂和IDM代工厂提供了分得芯片制造市场的机会。我们正处于自FinFET以来从未见过的制造颠覆的开端，将推动半导体技术的进步，提高设计灵活性，同时也挑战着传统的制造模式，将成为未来半导体行业演变的关键驱动因素。
