本文由《中國科學報》的半導體行業垂直（ID：icviews）**撰寫。
隨著人們對計算和儲存能力需求的不斷增長，提高算力存在諸多障礙，如何“破壁”是國內外亟待解決的問題。
小晶元（Chiplet'是大勢所趨。 清華大學交叉資訊核心技術研究院教授、北極雄芯創始人馬凱盛告訴《中國科學報》，“從北極雄芯來看，2024年將是小晶元板載晶元元年。 ”
不久前，北極雄芯完成新一輪超億元融資，將用於下一代通用晶元和功能晶元的開發，以及高速互聯晶元等基礎技術的研發。 此前，北極雄信曾受到圖靈創投、紅杉中國種子**、視見基金、青島潤陽、威豪創信、科大訊飛創投、中芯國際西城等多家投資機構的青睞。
除了北極男核心之外，今年核心賽道上還湧現出其他黑馬。
今年8月，新力智慧型宣布，將在半年內獲得近3億元的天使輪和產業輪融資，用於車載大算力晶元的研發今年6月，成立僅兩個月的原糧半導體，迅速獲得數千萬元種子輪融資......
資本受青睞、活躍，2024年核心領域可謂“靜水流深”，更多企業在等待2024年“上車”的機會。
晶元通常是預製的、功能特定的、可組合的晶元，也稱為“小晶元”。 中國科學院計算技術研究所（以下簡稱計算所）研究員韓銀河告訴《中國科學報》。
簡而言之，片上晶元技術可以通過將片上系統（SoC）的功能拆分為多個小晶元來降低晶元的總成本，然後可以使用先進的封裝技術將其重新組裝成乙個大型複雜的系統。 通過基板整合製造技術，晶元可以滿足通用處理器、記憶體、圖形處理器、加密引擎、網路介面等各種功能整合的應用需求。
與普通晶元相比，晶元技術具有三大核心優勢。 韓銀河補充道，“一是支援算力的不斷突破;二是進行不同工藝核心的整合;三是減少晶元設計和製造的時間和成本。 ”
隨著人們對計算和儲存能力需求的不斷增長，提高算力存在諸多障礙，如何“破壁”是國內外亟待解決的問題。
在韓銀河看來，除了使用先進的裝置和技術進行小型化外，提高算力還可以通過擴大晶元面積來增加電晶體的數量，從而提高晶元效能。 通過多核整合，晶元技術可以達到提高晶元效能的目標。
複雜的晶元通常包含許多不同的模組。 為了實現高效能，傳統晶元需要採用先進的工藝製造。 以手機晶元為例，除了計算模組外，還有儲存、介面等模組。 通過細分這些模組，可以使用14nm工藝製造介面模組，甚至可以僅使用28nm工藝來滿足一些模擬電路，並且計算部分可以採用7nm工藝實現。
整合晶元技術還可以實現基於不同架構的晶元整合，從而降低前端設計和流片製造成本。 韓銀河表示，“大型算力晶元的設計時間和成本大幅增加，比如英偉達設計的X**ier SoC每年需要投入2000人。 而整合晶元則可以通過“異構組合”實現晶元復用，從而更靈活地定製晶元功能，擴充套件算力。 在當前先進工藝受阻的背景下，整合晶元為使用獨立工藝開發高效能晶元提供了一條可行的途徑。 ”
削片技術具有許多引起全球關注的優勢。 但對於中美兩國來說，出發點並不相同。
就核心而言，美國將其視為摩爾定律的終結，這是一條別無選擇的道路。 在中國，這是在現有條件下解決算力問題的一種選擇。 馬凱生說，“兩者的起點不同，所以技術路徑也不同。 ”
2024年，台積電晶元專家江尚義提出了“先進封裝”的概念，即通過半導體互連技術將兩顆晶元連線起來，突破了單晶元製造領域的上限，被認為是晶元技術的雛形。
2024年，台積電與賽靈思聯合推出大容量晶元V7200T。 它將矽襯底上的 4 個晶元連線起來，形成乙個由 2000 多個可程式設計邏輯門組成的系統。 此後，“模組化”的設計思想和方法得到了進一步發展。
2024年，清華大學計算研究院、華為、中芯國際等開始關注這項技術。 一開始，大家把小晶元翻譯成“小晶元”，在韓銀河等人的倡導下，被翻譯為“小晶元”，得到了學術界和業界的認可。
同年，馬凱生等人花了半年多的時間研究各種計算正規化，發現如果想要快速量產晶元，利用現有矽基技術的產能和生產線，以“搭便車”的方式進行組合或改造，是乙個不錯的選擇。
馬凱生認為，核心技術之所以受到資本的追捧，是因為資本敏銳地意識到，核心技術不是“國產替代”，而是“創新的東西”。 不過，目前大家“對核心更感興趣，更多的人都在觀望，真正最終做這事的企業很少”。
主要原因是行業不成熟，事物太新，風險較大。 馬 Kaisheng 解釋說，這個領域涉及架構的拆分、拼接和資料路徑的完整考慮，這需要軟體適配，並且始終關注晶元帶來的額外面積成本。
磁芯的真正魅力在於“異構”，在於與其他磁芯連線的能力，但目前市場上的磁芯並不多。 馬凱生說，“就算把以上步驟'跑完'，也只能用自己的一兩個晶元拼接，好處有限。 ”
因此，北極雄鑫始終堅持走異質核心粒路線，加上國內**鏈，為國內包裝企業下單，同時推動上下游進步。
小晶元“上車”一定是大勢所趨。 預計到2024年，34%至50%的汽車**域控晶元將採用晶元技術。 馬凱生說，“我們想先走這條路，給大家乙個'樣本'。 ”
據北極雄信投資方豐年資本合夥人潘騰介紹，核心技術必將在多個應用領域發揮顛覆性作用。 北極雄芯憑藉深厚的技術背景和紮實的產品邏輯，助力中國汽車智慧型化和人工智慧計算的可持續發展。
近年來，我國在高整合度磁芯的研發方面取得了長足的進步。
2024年，計算技術研究院智慧型計算機中心與之江實驗室聯合研發“之江大晶元一號”。 該晶元整合了16個晶元，每個晶元包含16個CPU核心，實現了核心整合度的突破。 同年，復旦大學整合晶元與系統國家重點實驗室研發出具有可擴充套件架構的多核整合儲存和計算整合5D晶元根據核心的比例，實現系統算力和儲存規模的線性增長。
今年，國家自然科學委員會啟動了“整合晶元前沿技術科學基礎重大研究專項”，推動我國整合晶元和晶元的基礎研究。
這是乙個重要的節點，也是我國率先在積體電路設計領域開展基礎性、前瞻性研究的重要研究計畫。 韓銀河說。
目前，國內研發機構和龍頭企業已開始制定磁芯領域的互聯標準。 計算研究院、華為等正在牽頭開展相關工作。
在剛剛結束的中國積體電路設計產業（ICCAD）2024年年會上，中國半導體行業協會積體電路設計分會會長魏少軍表示，任何產品能否持續發展，技術因素固然重要，但經濟性才是決定性因素。 磁芯可以大大降低使用最先進工藝的要求，與先進工藝相關的高成本確實很有吸引力。 “晶元可能會衍生出新的商業模式，甚至新的業務業態，可以根據應用需求，通過混合堆疊和整合來建立晶元級系統。 ”
對此，韓銀河也有類似的看法：“整合晶元是開發具有獨立工藝的高效能晶元的一種技術途徑。 我們可以從技術趨勢和行業競爭兩個角度來看待它。 ”
韓銀河認為，首先，從行業的角度來看，要把核心作為乙個生態來規劃和發展。 在整合晶元的新興賽道上，要以應用為牽引，系統地開展基於晶元生態和目標的標準規範制定，鼓勵晶元廠商提供第三方晶元產品形態。
其次，小晶元整合生態圈的發展應與EDA、RISC-V開源系統、大容量儲存器、光口互聯等戰略性產品布局相結合，增加晶元整合晶元生態圈的寬度和高度，形成核心競爭力。
最後，在技術方面，需要開發目前急需的先進整合封裝技術，改變目前只能整合少量晶元的產業現狀。 在高效能計算和智慧型物聯網市場的驅動下，圍繞大規模整合和異構設計開展新技術、新工藝、新材料體系研究，形成自主、安全、可控的晶元設計新正規化。
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