半导体行业市场分析研究.docx
《半导体行业市场分析研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《半导体行业市场分析研究.docx(41页珍藏版)》请在第一文库网上搜索。
1、半导体行业市场分析研究一、“超越摩尔定律”,先进封装崛起1.1 Chip1et:“后摩尔时代”半导体技术发展重要方向后摩尔时代经济效能提升出现瓶颈,ChiP1et技术应运而生。随着半导体制程节点的持续演进,短沟道效应以及量子隧穿效应带来的发热、漏电等问题愈发严重,追求经济效能的摩尔定律日趋放缓。在此背景下,产业开始思考将不同工艺的模块化芯片,像拼接乐高积木一样的方式用先进封装技术整合在一起,成为一个异构集成芯片,在提升性能的同时实现低成本和高良率,这就是芯粒(ChiP1et)技术。Chip1et的概念源于Marve11创始人周秀文博士在ISSCC2015上提出的Mochi(ModuIarChi
2、p,模块化芯片)架构,伴随着AMD第一个将小芯片架构引入其最初的Epyc处理器Nap1es,Chip1et技术快速发展。2023年3月,ChiP1et的高速互联标准UCIe(Universa1Chip1etInterconnectExpress,通用芯粒互联技术)正式推出,旨在芯片封装层面确立互联互通的统一标准。图41:AMDChip1et架构流逝显著降本优势延续摩尔定律。Chip1et技术迅速发展的原因得益于其在降低成本并提升芯片性能方面的独特优势,主要体现在以下几个方面:1)小面积设计提升芯片良率:传统的良率模型假设缺陷在晶圆上随机散布,并且芯片上任何地方的缺陷都会使其无法使用,所以大面积
3、芯片比小面积芯片更可能包含缺陷,造成芯片良率与芯片面积直接相关。一般来说,裸芯(Die)的面积越小,在缺陷概率一定的情况下,整体的良率就越高。2)更低能耗更高性能:在速度方面,采取3D封装技术的ChiP1et缩短了线路传输距离,指令的响应速度得到大幅提升,寄生性电容和电感也得以降低,此外,用更多更密集的I/O接点数,电路密度提升即提高功率密度。3D封装由于采用更细小、更密集的电路,信号传输不需要过多的电信号,从而功耗也会相应降低。3)IP快速复用降低设计成本和复杂度,有助于产品快速迭代:随着先进工艺的不断推进,基于越先进的工艺来设计芯片,其面临的复杂度和设计难度也将大幅提升,同时设计成本也将直
4、线上升。如果在芯片设计阶段,就将大规模的SoC按照不同的功能模块分解为一个个的芯粒,那么部分芯粒则可以做到类似模块化的设计,而且可以重复运用在不同的芯片产品当中。这样可以极大降低芯片设计的难度和设计成本,同时也有利于后续产品的迭代,加速产品的上市周期。例如,AMD在第三代锐龙(RyZen)处理器上复用了第二代霄龙(EPYC)处理器的IOChip1et,这种复用不但可以将“老旧制程”生产的Chip1et继续应用到下一代产品中以节约成本,更能极大地节约设计、验证和生产周期并降低失败风险。国46.AMD1oehiPIet的复用4)针对性选取制程工艺降低制造成本:将SoC进行Chip1et化之后,不同
5、的芯粒可以根据需要选择合适的工艺来分开制造,然后再通过先进封装技术进行组装,不需要全部都采用相同制程的工艺在一块晶圆上进行一体化制造,这样可以极大地降低芯片的制造成本。对于密集封装的逻辑和存储器,7nm晶体管比16nm晶体管便宜,但I/O接口通常具有模拟电路和其他无法从较小节点中受益的大型功能。因此,许多小芯片设计将I/O功能隔离到在旧节点中制造的单独芯片中。一些逻辑电路(例如加速器)可能不需要以与主处理器相同的最大时钟速率运行,因此可以在中间节点中制造,使用较旧的工艺技术可以将这些小芯片的制造成本降低多达50%o先进制程及超大芯片最受益Chip1et技术。综合考虑以上几点优势,The1in1
6、eyGroup对Chip1et技术的经济效益进行过模拟分析,其案例对比中包括一个几乎没有冗余面积的大芯片(60Omm2,80%有效面积)和一个大的有机BGA封装(6OmmX60mm)被分成四个相同的小芯片。摩尔定律减缓带来了小芯片的设计需求,性能提升、成本降低以及大芯片的缺陷问题是Chip1et设计成为趋势的三大推动因素。总体来说,Chip1et是“后摩尔时代”半导体技术发展重要方向,国外各大厂商持续布局,且均已形成一定规模和应用。据数据统计,2018年全球Chip1et市场规模约为8亿美元,预计未来随着行业的不断发展,ChiPIet市场规模有望迎来加速增长。先进封装市场有望实现高增长。先进封
7、装是实现Chip1et的重要方式,根据数据统计,2023年全球先进封装市场规模374亿美金,到2027年有望达到650亿美金,2023-2027CAGR10%o从整个封装行业的占比来看,先进封装有望在2027年超过50%,即超过传统封装的市场规模。先进封装中嵌埋式、2.5D/3D,倒装技术都将实现高复合增速。1.2 海外龙头先进封装布局如火如荼AMD多年来始终走在封装技术革新前沿。AMD于2015年在GPU市场推出高带宽内存(HBM)和2.5D硅中介层技术,引领业界以小尺寸获得最佳内存带宽。在2017年引入MCM封装技术。2019年推出了业界首创的基于小芯片的技术,在同一封装内对内核和IO使用
8、不同的工艺节点,从而显著提高性能和功能。2023年宣布与台积电合作开发3DChip1etAMD的3DChip1et技术名为3DV-Cache,实现的关键技术包括硅通孔(TSV)和混合键合(HybridBonding)o3DV-Cache使得AMD能够在CPU上堆叠缓存,首款采用该技术的产品为RyZen75800X3D。其中混合键合技术来自于台积电的SoIC,使用铜对铜直接键合,没有任何类型的焊料凸点。因此其连接密度为2D封装的200倍,互联密度是微凸块(MiCrOBUmP)的15倍,集成度大大提高。SA12:AMD使用3DCHIP1ET封装柒构ENGINEERINGTHE3DCHIP1ETAR
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 半导体 行业 市场分析 研究