华为发明芯片叠加技术?这并非华为首创,但可以解决一些问题

来源: 杰夫视点 2021-06-26 13:33:00

这几天华为一个新的专利被爆出,简单来说就是华为正在开发一种新的芯片技术,可以让两颗芯片叠加在一起,形成1+1大>2的效果。这种技术的好处就是可以用两颗成熟工艺的芯片叠加在一起,达到先进工艺芯片的性能水准。有的不明所以的人甚至认为,华为这个技术,可以解决华为无法获得先进工艺芯片的问题,比如用两颗14nm芯片叠加在一起,最终获得超过7nm芯片的性能。

首先必须指出的是,这个技术并非华为发明,它就是行业已经研究了很久的Chiplet技术。说白了Chiplet技术,就是在将几个小芯片及其模组组装在一起,放在一个芯片封装系统中。这个技术台积电之前已经研究了很久,甚至华为海思也和台积电合作过。而最近几年里,使用Chiplet技术最知名的厂商就是AMD,AMD的处理器,特别是EPYC服务器用CPU,就是采用的Chiplet多芯片封装的方式。

为什么大家要研究这个技术呢?一方面是芯片的性能功耗随着芯片工艺制程的提升,的确一直在改善,但是短时间内芯片制程要突破物理墙绝非易事,比如现在台积电的芯片工艺发展到3nm,但是要继续发展2nm甚至1nm以下,难度非常大,甚至ASML的第二代光刻机都迟迟无法推出。那么在这种情况要继续提升芯片的性能,最简单的方案就是Chiplet将芯片模组用各种方式封装在一起。

另外一个很重要的原因就是节约成本。比如一颗14nm的芯片,如果性能想继续大幅提升,厂商可以选择用更先进的7nm或者5nm工艺来制造,但是7nm和5nm工艺的成本都很高,而且厂商为了适配新的工艺还需要重新设计芯片。但是如果采用Chiplet方案的话,那么厂商只需要将两颗14nm的芯片模组封装在一起,就能达到,不但无需重新设计芯片,另外也不用为新制程芯片的代工付出额外的成本。

至于华为为什么能获得芯片叠加的专利?很简单,Chiplet这种技术可以用很多不同的方案来实现,每一种方案如果实现的方式或者结果不同的话,那么申请专利并不是什么问题。比如AMD的下一代GPU架构RDNA 3,就是采用的Chiplet技术。而且相比AMD的处理器采用的是2D的MCM封装,RDNA 3会采用3D的MCM封装,其形式就和华为这个方案比较接近。而AMD同样申请了相应的专利。

从实际的技术角度来说,任何厂商都可以采用Chiplet技术,没有任何限制,申请专利也只是防止有人完全抄袭自己的方案。从华为的方案来看,华为的双芯片叠加,就是一种利用3D MCM封装的Chipelt技术,并不算什么火星科技。而且华为海思有着多年的研发经验,早先也曾经就Chiplet芯片和台积电展开过合作,并有过成品,所以对于华为来说,芯片叠加技术完全算不上什么技术难关。

只不过现在对于华为来说,最大的问题其实并不是双芯叠加的问题,而是没有芯片可用的问题,即使有现成的技术,但是没人给你代工,哪怕是14nm的芯片都没人给你做,那么也只能申请一个专利放在这里。

不过现在国内芯片行业的人近期表示,国产芯片已经可以达到28nm以及14nm的水准,预计在明年年底就能量产14nm的国产芯片,而且不受国外的技术限制,完全是国内的一套标准。所以从这个角度来说,如果届时华为依然无法获得找到工厂代工自己设计的先进制程芯片,也无法购买到采用先进工艺的5G芯片的话,那么倒是可以用14nm的国产芯片,以Chiplet的方式将多颗芯片封装起来,达到不错的性能,至少手机用应该问题不大。

当然,那种说两颗14nm芯片就能当一颗7nm的芯片,显然是想当然了。且不说多芯片的封装和连接,在性能部分可能造成的损失,让1+1大于2难以完全实现;就算是相同架构和规模,在两颗芯片封装起来,如何保证最大性能下的功耗控制,就是一个不容易的事儿。AMD的RDNA 3也只能在保证在相同芯片工艺下,在相同架构规模翻倍的时候,性能提升在50%左右,这就是考虑到功耗的问题。

不过现在离国产芯片真正达到14nm,甚至能规模量产的时间还早,毕竟连可生产28nm芯片国产光刻机的影子我们都还没看到,更别说14nm了。对于华为而言,现阶段恐怕还是要解决无法获得5G芯片的问题,要是这两年都只能生产4G手机,哪怕未来华为真能用上国产14nm的芯片,届时市场是否还有华为再度崛起的空间也很难说。

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