信息技术ETF：国产半导体“弯道超车”——Chiplet

中证全指信息技术指数从中证全指样本股信息技术行业内选择流动性和市场代表性较好的股票构成指数样本股，以反映沪深两市信息技术行业内公司股票的整体表现。从行业成分来看，中证全指信息技术指数覆盖了半导体、软件开发、消费电子、面板等多个产业细分赛道。

半导体技术作为当代信息社会的基石，在各个领域都发挥着不可替代的作用。随着人工智能、物联网和5G等技术的飞速发展，对半导体产业的需求也日益增长。然而，长期以来，海外对中国半导体技术的限制导致中国面临着严峻的芯片短缺问题。为了应对这一挑战，同时也为了实现半导体技术的弯道超车，Chiplet技术成为重要的突破手段之一。Chiplet作为一种先进的封装技术，被认为是中国与国外差距相对较小的领域之一，有望引领中国半导体产业在后摩尔时代取得质的飞跃。

那么，究竟什么是Chiplet呢？今天，我将与大家分享关于Chiplet的干货，希望能够让大家更深入地了解这项技术。

目前，主流系统级单芯片（SoC）将多个负责不同类型计算任务的计算单元，通过光刻的形式制作到同一块晶圆上。然而，SoC芯片性能的增强与芯片面积息息相关，大芯片所带来的问题，比如良率下降、开发周期延长以及高昂的开发成本，随着制程的不断提升日益凸显。特别是在后摩尔时代，自10nm工艺节点以来，摩尔定律的发展逐渐减缓，如何突破限制，继续推进芯片性能提升和成本降低，成为半导体行业技术发展的核心焦点。在这样的背景下，研发人员开始采用先进封装技术，将不同工艺的模块化芯片像拼接乐高积木一样整合在一起，在提升性能的同时实现低成本和高良率。因此，在后摩尔时代，先进封装技术将更加突出其作用，同时也催生了Chiplet技术的兴起。与传统的SoC模式相比，Chiplet模式具有设计灵活、成本低、上市周期短等优势，使其成为半导体工艺发展的重要方向。

Chiplet，又被称为"小芯片"或"芯粒"，是一种功能电路块。它的基本思想是将一个功能丰富且面积较大的芯片裸片分解成多个芯粒，并将这些具有特定功能的芯粒通过先进封装的方式组合在一起，最终形成一个系统芯片。简单来说，Chiplet技术将芯片制造过程模块化，通过将大芯片分解成单独的小芯粒，让不同厂商或团队根据各自擅长的领域进行生产，最后像拼接乐高积木一样用封装技术将这些模块化的小芯粒整合在一起，形成一颗异构集成系统芯片，从而提高效率、降低成本，实现半导体产业的跨越式发展。

在Chiplet的设计中，不同功能的芯粒可以独立设计、制造和测试。这些芯粒可以由不同的制程技术制造，例如先进的制程用于高性能计算部分，而传统的制程用于低功耗模块。然后，这些芯粒通过互连技术连接在一起，形成一个功能完整的系统。

根据市场调研机构Omdia预计，在制造过程中使用Chiplet的新型器件全球市场规模将在2024年扩大到58亿美元，比2018年的6.45亿美元增长9倍；到2035年，其市场规模将达到570亿美元。

(1)设计灵活性和可重复使用性。通过将已知的合格芯片裸片进行集成，能够缩短芯片的研发与设计周期，降低研发设计成本，具有设计灵活性和可重复使用性。

(2)提升整体芯片的良率。Chiplet技术将大芯片分割成不同功能模块进行独立制造，通过集成广泛成熟的芯片裸片，只需保障各个被集成的成熟芯片良率即可，能够降低先进制程的研发与制造风险，有效提升整体芯片的良率。

(3)自由选择合适的制程。Chiplet技术方案可以针对不同模块采取合适的制程，分别进行制造，最后采用先进封装技术进行组装，能大幅降低芯片的制造成本。

在2020年12月，美国将中芯国际列入"实体清单"，限制企业14nm及以下半导体制程的扩产。而在2022年8月，美国签署《芯片与科学法案》，主要用于增强美国本土晶圆厂的竞争力，并规定获得美国政府补贴的企业在10年内不得在中国大陆扩产28nm以下的芯片制造。这些限制进一步加剧了中美在高科技领域的脱钩程度，导致国内芯片先进制程发展受到限制，使得国产14nm制程产能处于存量、无法扩张的状态。

在此背景下，国产厂商采用了Chiplet技术，在国产14nm产能为存量的局面下，提升了实际的芯片产出，并部分规避了美国的限制。Chiplet技术减少了14nm宝贵晶圆的用量，部分地用28甚至45nm制程制作非核心的芯片，增加了晶圆供给来源。此外，通过将两颗14nm芯片堆叠，国内厂商可以实现接近10nm工艺性能，从而向下突破美国14nm制程的封锁。目前，国内通富微电、长电科技和华天科技等公司已经实现量产Chiplet产品。

此外，国际国内对Chiplet技术的标准相继确立，进一步促进了其快速发展。在国际上，2022年3月包括英特尔、台积电、三星、高通在内的十大软硬件科技巨头联合成立了Chiplet标准联盟，并推出了Chiplet高速互联标准。在国内，2022年12月，由中科院计算所牵头的中国计算机互连技术联盟（CCITA）制定的《小芯片接口总线技术要求》通过工信部的审定并发布，成为中国首个原生Chiplet技术标准。统一的标准有利于行业交流，提升芯片开发效率，降低芯片研发和制作成本，促进Chiplet技术进入快速发展期。

综上所述，Chiplet技术在应对国内14nm制程产能限制的同时，为中国半导体产业带来了新的发展机遇。通过合理利用Chiplet技术，国内芯片产业有望在高科技领域迎头赶上，实现半导体产业的质的飞跃。