AI助力半導(dǎo)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(dǎo)體行業(yè)有望迎來(lái)曙光。

　　今年三季度以來(lái)，中國(guó)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(fèi)類電子產(chǎn)品下降影響，形勢(shì)依然很嚴(yán)峻。

　　據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2023年1-9月中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為8096.5億元，同比增長(zhǎng)2.4%（上半年是0.5%）。其中，設(shè)計(jì)業(yè)同比增長(zhǎng)6.5%（上半年是6.3%），銷售額3750.6億元；制造業(yè)同比增長(zhǎng)1.1%（上半年是下降1.5%），銷售額為2389.1億元；封裝測(cè)試業(yè)同比下降3.2%（上半年是下降6.8%），銷售額1956.8億元。

　　但隨著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(xiàn)，一些新的增長(zhǎng)點(diǎn)也在悄然出現(xiàn)。

　　近日，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)封測(cè)分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)徐冬梅在2023中國(guó)臨港國(guó)際半導(dǎo)體大會(huì)高峰論壇上對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者分析稱，目前半導(dǎo)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(xiàn)強(qiáng)勁的復(fù)蘇。2024年全球半導(dǎo)體銷售額可能會(huì)增長(zhǎng)11.8%，今年的基數(shù)比較低，明年會(huì)達(dá)到5759.97億美元，創(chuàng)歷史新高。屆時(shí)幾乎所有地區(qū)都有望持續(xù)增長(zhǎng)，美洲和亞太地區(qū)或?qū)⒊尸F(xiàn)兩位數(shù)同比增長(zhǎng)。

　　“具體來(lái)看，以數(shù)據(jù)中心及云計(jì)算為基礎(chǔ)的數(shù)字社會(huì)建設(shè)，對(duì)高性能計(jì)算及大容量存儲(chǔ)形成強(qiáng)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(tǒng)燃油車向新能源車及智能汽車轉(zhuǎn)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)車載先進(jìn)封裝需求?！毙於氛f(shuō)。

　　AI催生半導(dǎo)體走向“智算一體”

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

　　但與此同時(shí)，從年初的ChatGPT大模型發(fā)布開(kāi)始，國(guó)內(nèi)各大廠商紛紛跟進(jìn)發(fā)布各類大模型，但21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者梳理發(fā)現(xiàn)，今年發(fā)布的所有大模型參數(shù)基本都停留在千億級(jí)的量級(jí)，這背后原因?yàn)楹危?/span>

　　對(duì)此，蘋(píng)芯科技產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)王菁對(duì)記者分析稱，一方面，當(dāng)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(tǒng)級(jí)別的算力集群支撐，都達(dá)到了峰值。

　　另一方面，支撐所有大模型，包括所有的算力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的相關(guān)成本也達(dá)到了天文數(shù)字。

　　“因此在一個(gè)新的智能化時(shí)代，行業(yè)對(duì)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(biāo)。在提供一定的計(jì)算量的基礎(chǔ)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(jì)算的高效率。存算一體就是順應(yīng)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(zhǎng)兼CEO熊大鵬在論壇上也表達(dá)了類似的觀點(diǎn)，他表示，一方面，隨著當(dāng)前人工智能模型越來(lái)越大，對(duì)算力要求也越來(lái)越大，另一方面，當(dāng)前存儲(chǔ)墻的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。

　　在他看來(lái)，這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題，首先對(duì)于部署端來(lái)說(shuō)，部署一個(gè)用戶體驗(yàn)比較好的系統(tǒng)所需要的投資非常大。其次，在把這一系統(tǒng)建起來(lái)之后，運(yùn)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，按照今天的價(jià)錢大概需要的投資是3000億-5000億美金，每一年僅僅是電費(fèi)，不包括其他的費(fèi)用，大概是將近100億美金，所以大模型當(dāng)然給大家?guī)?lái)各種以前不曾有過(guò)的新機(jī)會(huì)，包括一些非常好的體驗(yàn)，但同時(shí)要把這個(gè)系統(tǒng)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(hù)這樣的系統(tǒng)，它的開(kāi)銷也非常大。”熊大鵬說(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(chǔ)的各種解決方案或者新的技術(shù)，應(yīng)該是解決這個(gè)問(wèn)題的終極方案之一。

　　臺(tái)積電(中國(guó))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(cè)應(yīng)用，當(dāng)前AIGC對(duì)工藝的要求都主要圍繞著算力和能效比兩點(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。“算力對(duì)于工藝來(lái)說(shuō)意味著更高的集成度，在單位面積里集成更多的晶體管。”

　　第二個(gè)因素則是能效比。陳平表示，目前數(shù)據(jù)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(duì)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(jì)前景不確定性導(dǎo)致需求下降，疊加芯片產(chǎn)能過(guò)剩，過(guò)高庫(kù)存需要消化，而進(jìn)入2023年后，情況并未出現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn)，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，產(chǎn)能利用率不足。

　　“當(dāng)前封測(cè)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，較多中小企業(yè)仍在持續(xù)虧本運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)。但經(jīng)歷了近兩年的下行周期，封測(cè)企業(yè)去庫(kù)存基本完成或接近尾聲，部分品類價(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?duì)記者說(shuō)。

　　從中國(guó)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(tǒng)的SoC芯片是將具有不同功能單元的完整系統(tǒng)集成在單個(gè)芯片中，統(tǒng)一制造、統(tǒng)一封裝，形成高度集成系統(tǒng)，其信息傳遞效率更高、體積更小，缺點(diǎn)在于其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的周期更長(zhǎng)，技術(shù)要求更復(fù)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(xiàn)芯粒間高速互聯(lián)，形成系統(tǒng)級(jí)芯片，具有多種優(yōu)勢(shì)。

　　市場(chǎng)空間方面，據(jù)Omdia數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，Chiplet市場(chǎng)規(guī)模到2024年將達(dá)到58億美元，2035年則將超過(guò)570億美元。

　　但在行業(yè)對(duì)Chiplet抱有極大期待的同時(shí)，相關(guān)爭(zhēng)論也開(kāi)始出現(xiàn)，有觀點(diǎn)認(rèn)為，是否現(xiàn)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(kuò)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(xù)提升?，F(xiàn)在3納米已經(jīng)進(jìn)入了大規(guī)模量產(chǎn)，2納米看起來(lái)也已經(jīng)呼之欲出了。再繼續(xù)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(dāng)前我國(guó)先進(jìn)封裝關(guān)鍵設(shè)備及材料尚未實(shí)現(xiàn)自主可控：先進(jìn)封裝測(cè)試技術(shù)所需的關(guān)鍵封裝、測(cè)試用設(shè)備和材料主要依賴進(jìn)口，因此我國(guó)封裝領(lǐng)域總體仍以傳統(tǒng)的中低端封裝為主，總體先進(jìn)封裝技術(shù)水平與國(guó)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。