安信证券:先进制程贴近物理极限 算力需求Chiplet迎来黄金发展期

AI等高算力芯片的需求增加,Chiplet迎来高速发展。

智通财经APP获悉,安信证券发布研究报告称,Chiplet可以通过多个裸片片间集成,突破了单芯片SoC的诸多瓶颈,带来一系列优越特性,从而延续摩尔定律。随着近年来高性能计算、人工智能、5G、汽车、云端等新兴市场的蓬勃发展,对于算力的需求持续攀升,下游IC设计厂陆续推出Chiplet解决方案的高算力芯片。AI等高算力芯片的需求增加,Chiplet迎来高速发展,该行认为未来随着先进封装技术的发展,国内产业链深度受益。

推荐:长电科技(600584.SH)、建议关注通富微电(002156.SZ)、华天科技(002185.SZ)、甬矽电子(688362.SH);IP关注芯原股份(688521.SH);设备关注长川科技(300604.SZ)、华兴源创(688001.SH)等。

安信证券主要观点如下:

先进制程贴近物理极限迭代放缓,Chiplet体现集成优势

Chiplet俗称“芯粒”或“小芯片组”,通过将原来集成于同一SoC中的各个元件分拆,独立为多个具特定功能的Chiplet,分开制造后再通过先进封装技术将彼此互联,最终集成封装为一个系统芯片。与传统的SoC依靠先进制程(摩尔定律)提高晶体管密度不同,Chiplet通过先进封装的方式,将各个芯片单元彼此互联,从而提高集成度。由于摩尔定律在往5nm以及3nm等先进制程推进过程中逐步放缓,单位晶体管所需要付出的成本降低的速度正在持续放缓,Chiplet性价比逐步凸显。Chiplet可以通过多个裸片片间集成,突破了单芯片SoC的诸多瓶颈,带来一系列优越特性,从而延续摩尔定律。

AI等高算力芯片的需求增加,Chiplet迎来高速发展:

从下游应用场景来看,服务器、自动驾驶领域是比较适合Chiplet落地场景,随着近年来高性能计算、人工智能、5G、汽车、云端等新兴市场的蓬勃发展,对于算力的需求持续攀升,下游IC设计厂陆续推出Chiplet解决方案的高算力芯片。AMD于2023年初发布了第一个数据中心APU(Accelerated Processing Unit,加速处理器)产品MI300,拥有13个小芯片,基于3D堆叠,包括24个Zen4 CPU内核,总共包含128GB HBM3显存和1460亿晶体管,性能上比此前的MI250提高了8倍,在功耗效率上提高了5倍。英伟达H100采用了台积电4nm制程和COWOS封装工艺,拥有一颗GPUSOC和6颗HBM。GH200也采用Chiplet方案,将72核的Grace CPU、H100GPU、96GB的HBM3和512GB的LPDDR5X集成在同一个封装中,拥有高达2000亿个晶体管。根据Gartner数据统计,基于Chiplet的半导体器件销售收入在2020年仅为33亿美元,2022年已超过100亿美元,预计2023年将超过250亿美元,2024年将达到505亿美元,复合年增长率高达98%。

国际龙头布局Chiplet先进封装,国内厂商紧跟产业趋势:

目前全球封装技术主要由台积电、三星、Intel等公司主导,其中台积电在Chiplet处于领导地位,其推出的3DFabric,搭载了完备的3D硅堆栈(3D Silicon Stacking)和先进的封装技术,技术先后被用于赛灵思的FPGA、英伟达的GPU以及AMD的CPU和GPU。国内厂商方面,中国三大封测企业长电科技、通富微电与华天科技都在积极布局Chiplet技术,目前已经具备Chiplet量产能力。长电科技推出的XDFOI™可实现TSV-less技术,达到性能和成本的双重优势;通富微电7nm Chiplet产品已大规模量产,5nm产品已完成研发即将量产;华天科技目前已建立三维晶圆级封装平台—3D Matrix,Chiplet产品已实现量产,主要应用于5G通信、医疗等领域。

风险提示:新技术、新工艺、新产品无法如期产业化风险,行业与市场波动风险,国际贸易摩擦风险,产品生产成本上升风险。

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