AI助力半導體走出底部周期 Chiplet產(chǎn)業(yè)化仍待時(shí)日

處于周期底部已久的半導體行業(yè)有望迎來(lái)曙光。

　　今年三季度以來(lái)，中國集成電路產(chǎn)業(yè)略有回暖，但由于需求較弱，特別是受消費類(lèi)電子產(chǎn)品下降影響，形勢依然很?chē)谰?/span>

　　據中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )統計，2023年1-9月中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額為8096.5億元，同比增長(cháng)2.4%（上半年是0.5%）。其中，設計業(yè)同比增長(cháng)6.5%（上半年是6.3%），銷(xiāo)售額3750.6億元；制造業(yè)同比增長(cháng)1.1%（上半年是下降1.5%），銷(xiāo)售額為2389.1億元；封裝測試業(yè)同比下降3.2%（上半年是下降6.8%），銷(xiāo)售額1956.8億元。

　　但隨著(zhù)AI技術(shù)變革帶來(lái)的巨大算力需求，以及Chiplet等先進(jìn)封裝技術(shù)的出現，一些新的增長(cháng)點(diǎn)也在悄然出現。

　　近日，中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )封測分會(huì )秘書(shū)長(cháng)徐冬梅在2023中國臨港國際半導體大會(huì )高峰論壇上對21世紀經(jīng)濟報道記者分析稱(chēng)，目前半導體行業(yè)正處于周期底部且需求向上切換之際，隨后可能會(huì )出現強勁的復蘇。2024年全球半導體銷(xiāo)售額可能會(huì )增長(cháng)11.8%，今年的基數比較低，明年會(huì )達到5759.97億美元，創(chuàng )歷史新高。屆時(shí)幾乎所有地區都有望持續增長(cháng)，美洲和亞太地區或將呈現兩位數同比增長(cháng)。

　　“具體來(lái)看，以數據中心及云計算為基礎的數字社會(huì )建設，對高性能計算及大容量存儲形成強需求，算力時(shí)代的到來(lái)需要高密度封裝技術(shù)支撐。傳統燃油車(chē)向新能源車(chē)及智能汽車(chē)轉變，功率模塊封裝需求激增，以AI技術(shù)為核心的自動(dòng)駕駛將帶動(dòng)車(chē)載先進(jìn)封裝需求?！毙於氛f(shuō)。

　　AI催生半導體走向“智算一體”

　　今年以來(lái)，生成式AI正在成為半導體行業(yè)新的業(yè)務(wù)增長(cháng)點(diǎn)。

　　但與此同時(shí)，從年初的ChatGPT大模型發(fā)布開(kāi)始，國內各大廠(chǎng)商紛紛跟進(jìn)發(fā)布各類(lèi)大模型，但21世紀經(jīng)濟報道記者梳理發(fā)現，今年發(fā)布的所有大模型參數基本都停留在千億級的量級，這背后原因為何？

　　對此，蘋(píng)芯科技產(chǎn)品市場(chǎng)總監王菁對記者分析稱(chēng)，一方面，當前無(wú)論是單芯片所能夠提供的算力，還是算力集群所能提供的系統級別的算力集群支撐，都達到了峰值。

　　另一方面，支撐所有大模型，包括所有的算力基礎設施的建設和運營(yíng)的相關(guān)成本也達到了天文數字。

　　“因此在一個(gè)新的智能化時(shí)代，行業(yè)對芯片提出了新的要求，即我們會(huì )更關(guān)注于能效比的指標。在提供一定的計算量的基礎上，我們會(huì )追求更低的成本投入、時(shí)間投入，以及能耗投入，我們一直都在追求計算的高效率。存算一體就是順應這種潮流所開(kāi)發(fā)出來(lái)的新技術(shù)?！?/span>

　　億鑄科技創(chuàng )始人、董事長(cháng)兼CEO熊大鵬在論壇上也表達了類(lèi)似的觀(guān)點(diǎn)，他表示，一方面，隨著(zhù)當前人工智能模型越來(lái)越大，對算力要求也越來(lái)越大，另一方面，當前存儲墻的問(wèn)題越來(lái)越嚴重。

　　在他看來(lái)，這會(huì )導致兩個(gè)問(wèn)題，首先對于部署端來(lái)說(shuō)，部署一個(gè)用戶(hù)體驗比較好的系統所需要的投資非常大。其次，在把這一系統建起來(lái)之后，運營(yíng)的成本也非常高。

　　“我們做過(guò)一個(gè)初步的估算，如果是1億人同時(shí)在線(xiàn)，按照今天的價(jià)錢(qián)大概需要的投資是3000億-5000億美金，每一年僅僅是電費，不包括其他的費用，大概是將近100億美金，所以大模型當然給大家帶來(lái)各種以前不曾有過(guò)的新機會(huì )，包括一些非常好的體驗，但同時(shí)要把這個(gè)系統建起來(lái)，所需要的投資非常大。即使這個(gè)投資投上去了，將來(lái)我們要去維護這樣的系統，它的開(kāi)銷(xiāo)也非常大?！毙艽簌i說(shuō)道。

　　在這一背景下，熊大鵬表示，“存算一體”——包括以存算一體為基礎的各種解決方案或者新的技術(shù)，應該是解決這個(gè)問(wèn)題的終極方案之一。

　　臺積電(中國)有限公司副總經(jīng)理陳平則指出，無(wú)論是云端，還是在端側應用，當前AIGC對工藝的要求都主要圍繞著(zhù)算力和能效比兩點(diǎn)展開(kāi)。從算力方面來(lái)看，要用大模型必須有大算力，大算力是支撐大模型的一個(gè)必要條件?！八懔τ诠に噥?lái)說(shuō)意味著(zhù)更高的集成度，在單位面積里集成更多的晶體管?！?/span>

　　第二個(gè)因素則是能效比。陳平表示，目前數據中心的主要成本就是電和冷卻。而如果器件端能夠降低20-30%的功耗，那么對整體成本的影響是巨大的。

　　先進(jìn)封裝技術(shù)嶄露頭角

　　自去年開(kāi)始，由于全球經(jīng)濟前景不確定性導致需求下降，疊加芯片產(chǎn)能過(guò)剩，過(guò)高庫存需要消化，而進(jìn)入2023年后，情況并未出現明顯好轉，終端市場(chǎng)產(chǎn)品需求下降，集成電路行業(yè)景氣度下滑，訂單不飽滿(mǎn)，產(chǎn)能利用率不足。

　　“當前封測行業(yè)市場(chǎng)競爭非常激烈，較多中小企業(yè)仍在持續虧本運營(yíng)的狀態(tài)。但經(jīng)歷了近兩年的下行周期，封測企業(yè)去庫存基本完成或接近尾聲，部分品類(lèi)價(jià)格已經(jīng)率先走出底部，逐漸進(jìn)入觸底回升階段?！毙於穼τ浾哒f(shuō)。

　　從中國市場(chǎng)來(lái)看，今年以來(lái)的GPT算力提升需求進(jìn)一步推動(dòng)著(zhù)Chiplet技術(shù)發(fā)展，先進(jìn)封裝技術(shù)也開(kāi)始吸引越來(lái)越多市場(chǎng)參與者的目光。

　　從技術(shù)原理來(lái)看，傳統的SoC芯片是將具有不同功能單元的完整系統集成在單個(gè)芯片中，統一制造、統一封裝，形成高度集成系統，其信息傳遞效率更高、體積更小，缺點(diǎn)在于其設計開(kāi)發(fā)的周期更長(cháng)，技術(shù)要求更復雜，開(kāi)發(fā)成本更高。

　　Chiplet技術(shù)是將芯片按照功能單元分解成多個(gè)小芯粒，每個(gè)芯粒選擇最適合的工藝制造，再通過(guò)先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現芯粒間高速互聯(lián)，形成系統級芯片，具有多種優(yōu)勢。

　　市場(chǎng)空間方面，據Omdia數據預測，Chiplet市場(chǎng)規模到2024年將達到58億美元，2035年則將超過(guò)570億美元。

　　但在行業(yè)對Chiplet抱有極大期待的同時(shí)，相關(guān)爭論也開(kāi)始出現，有觀(guān)點(diǎn)認為，是否現在把幾個(gè)芯片拼在一起就可以取代掉一個(gè)先進(jìn)工藝？

　　在陳平看來(lái)，這一答案是否定的?！癈hiplet雖然擴展了芯片，但改變不了芯片的品質(zhì)，即能效比和算力密度，所以我們需要繼續提升?，F在3納米已經(jīng)進(jìn)入了大規模量產(chǎn)，2納米看起來(lái)也已經(jīng)呼之欲出了。再繼續往下，我們的工藝工程師還在努力?！?/span>

　　與此同時(shí)，徐冬梅也指出，當前我國先進(jìn)封裝關(guān)鍵設備及材料尚未實(shí)現自主可控：先進(jìn)封裝測試技術(shù)所需的關(guān)鍵封裝、測試用設備和材料主要依賴(lài)進(jìn)口，因此我國封裝領(lǐng)域總體仍以傳統的中低端封裝為主，總體先進(jìn)封裝技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平還有一定差距，未來(lái)需要政府、產(chǎn)業(yè)、高校協(xié)同發(fā)力，合力打造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高端突破。