美国对中国获得先进芯片技术的限制阻止了中国购买和制造顶级芯片。
然而,据彭博社报道,中国正在研究小芯片技术,该技术正在寻求突破,将成熟的芯片像积木一样结合起来,创造出接近先进水平的芯片。
尽管近期中国**整体表现低迷,但半导体行业的小芯片概念股屡屡创下新高。 中国大型封测公司“华天科技”因其延续而备受关注。
近半年来,我国小芯片半导体企业受到投资机构青睐,其中从事下一代通用小芯片和功能小芯片研发的创新型公司“北极雄芯”和汽车小芯片研发厂商“新力智能”近期都获得了资金支持。
文章指出,中国在传统芯片技术领域追赶的希望可能渺茫,但在新兴技术领域,中国正在通过多条路线齐头并进,包括石墨烯、量子芯片和小芯片。 其中,两年前鲜为人知的小芯片技术,被认为是中国最现实的希望。
中国正在利用小芯片技术,将成熟的芯片像积木一样组合在一起,制造出接近先进工艺的芯片,希望突破美国的封锁。 乔治城大学安全与新兴技术中心的数据研究分析师费尔德加斯解释说,与其制造一个大芯片,不如构建一系列小芯片,然后将它们封装在一起,以实现比两个独立芯片更快的互连。
传统芯片将所有组件集成在单个硅晶圆上,而现代模块化芯片设计则采用不同的方法。 在这种设计中,每个芯片都被赋予特定的功能,例如数据处理或存储,然后将芯片连接到一个完整的系统中。 随着每个芯片变得更小、更专业,它们的制造成本更低,故障率也相应降低。 同时,这种设计允许系统中的单个芯片独立升级到更新、更好的版本,从而提高整体性能,而其他功能组件保持不变。
因此,《麻省理工科技评论》将芯片列为 2024 年十大突破性技术之一。 芯片制造商坚信,更小、更专业的芯片设计可以延续摩尔定律的生命力。 AMD、英特尔和苹果等芯片行业的领导者已在其产品中广泛采用这项技术。
对于这些龙头企业来说,芯片技术是半导体行业突破物理边界、不断提升算力的关键途径之一。
对于中国的芯片企业来说,这项技术不仅可以缩短中国开发更强大芯片的时间和降低成本,还可以为人工智能等不断成长的关键技术领域提供强有力的产品支撑。 为了将这一潜力变为现实,这些公司需要投资先进的芯片封装技术,以有效地将多个芯片集成到单个设备中。
半导体情报公司TechInsights的工艺分析师Cameron McKnight-MacNeil表示:“毫无疑问,中国在开发利用芯片组设计所需的先进封装技术方面面临着一项重要任务。 但众所周知,我国已经掌握了一些基本的芯片部署技术,为未来的发展奠定了坚实的基础。 ”
从业务角度来看,使用小芯片架构有很大的优势。 如果中国公司能够设计出这样的系统,他们可能会找到绕过美国**出口管制的方法。 然而,没有具体的证据支持这一点,需要进一步观察。
小芯片技术被半导体行业认为是超越摩尔定律物理极限的关键技术。 通过同构和异构集成,将多个处理器引擎、存储器、射频组件、电源管理芯片、光学组件等集成在一个小芯片的芯片网络中。 小芯片技术的关键是先进的封装技术。
如今,小芯片已成为下一代芯片设计和制造的关键方法。 英特尔、AMD和台积电等行业巨头都采用了小芯片设计理念。Chiplet技术成功突破了SoC设计的四大局限性:一是超越了光罩面积的限制,实现了大规模集成; 其次,通过异构集成技术,打破了功能限制,不再受制于多工序的束缚。 此外,小芯片通过可扩展的计算能力提高芯片性能; 最后,其敏捷的开发方法大大缩短了设计周期。 通过小芯片集成技术,小芯片可实现高水平的系统集成,从而提高功能密度并降低成本。 此外,创新传输电路与器件技术的结合,可以进一步提升电子产品的价值,促进产业升级和规模扩张。 目前,芯片技术已广泛应用于下一代移动通信、高性能计算、自动驾驶、物联网等领域。
多年来,美国**持续通过出口黑名单限制中国半导体产业的发展。
2022 年 10 月,一项新的制裁禁止中国**出口任何可用于制造 14 纳米及以下先进芯片的技术。
面对这些制约因素,中国**一直在探索突破芯片制造瓶颈的方法,但在光刻等关键领域取得进展可能需要几十年的时间。 光刻技术,即通过光将设计图案转移到硅材料上的技术,在芯片制造能力方面仍然落后于台湾、荷兰等地的公司。
McKnight-McNeill指出,“尽管中芯国际已经生产了7nm芯片,但我们怀疑它们的生产成本高昂且产量有限。 ”
然而,芯片组技术为中国提供了绕过这些限制的潜在方法。 通过将芯片功能拆分为多个模块,降低了每个零件的制造难度。 如果中国无法购买或制造高性能单片芯片,它可以通过连接多个难度较低的芯片来实现类似或更高的计算能力。
但这种芯片制造方法对半导体行业的另一个领域提出了更大的挑战:封装。 封装是将芯片的多个组件组合在一起并测试最终器件性能的过程。 与传统的单片芯片相比,确保多个芯片可以协同工作需要更复杂的封装技术。 这个过程所涉及的技术被称为先进封装。
对于中国来说,在包装领域提升相对容易。 目前,中国企业已占全球芯片封装市场的38%。 虽然台湾和新加坡公司仍然在更先进的技术上占据主导地位,但中国在这一领域追赶的困难相对较小。
包装技术标准化程度较低,自动化程度较低。 哥伦比亚大学(Columbia University)研究电信和芯片设计的教授哈里什·克里希纳斯瓦米(Harish Krishnaswami)说。 考虑到中国的劳动力成本仍然远低于西方国家,他认为中国在这一领域用不了几十年就能赶上。