（文/姜羽桐）假設一個理想的場景：半導體從業(yè)者身處名為“芯粒庫”的大型工廠，將CPU芯粒、I/O芯粒、GPU芯粒、AI加速芯粒等逐一選入購物車，以統(tǒng)一接口組成性能更為強大、功能組合豐富度更高的SOC芯片。以上作為Chiplet（芯粒）商業(yè)化落地的一道側影，具有無限可能，吸引眾多有志者為達成這一目標而投身其中。
2021年7月，北極雄芯在西安成立。其創(chuàng)始于清華大學交叉信息研究院，孵化于西安交叉信息核心技術研究，致力成為“基于芯粒的專用計算領航者”，希望通過Chiplet架構將下游各場景芯片需求中的通用部分和專用部分解耦，分別設計制造小芯粒并集成，為客戶提供低成本、短周期、高靈活性地定制算力解決方案。
“過去兩年公司陸續(xù)完成了Chiplet異構集成的全流程工藝驗證以及芯?；ヂ?lián)接口的開發(fā)，2024年將是北極雄芯‘Chiplet產(chǎn)品化元年’，公司將在國內(nèi)率先推出多個功能型芯粒。并且將同步在智能駕駛、AI推理加速等領域推出基于不同芯粒組合模式的系列化產(chǎn)品?！北睒O雄芯聯(lián)合創(chuàng)始人、副總裁徐濤在接受集微網(wǎng)訪談時給出了明確答案。這意味著，Chiplet賽道上終于有企業(yè)一口氣跑通架構、接口、材料在內(nèi)的諸多環(huán)節(jié)，在艱難的實踐中將蘊藏著巨大可能的設想率先落地。
Chiplet生態(tài)迎來強有力的驅動者、建設者。
摩爾定律走向瓶頸，三年構建芯粒版圖
按照摩爾定律的指引，半導體的世界應該是——大約每隔18～24個月，集成電路上的晶體管數(shù)量翻倍，而芯片尺寸和成本保持不變；且在時間的推移下，芯片處理能力以指數(shù)級增長，而成本和體積則不斷減少。但2015年以來，集成電路先進制程發(fā)展放緩，芯片制造工藝逐漸接近物理極限，性能提升越發(fā)艱難。
“摩爾定律面臨嚴峻挑戰(zhàn)，在晶體管集成密度逼近物理極限的前提下，只能通過增大面積提升芯片計算性能。但受制于光刻機標準曝光尺寸的限制以及生產(chǎn)良率的考慮，單芯片面積也基本到了上限。Chiplet架構支持將多個芯片通過先進封裝拼接來提升性能，已經(jīng)成為行業(yè)共識?！毙鞚硎?，Intel、AMD、英偉達等國際巨頭近年來陸續(xù)推出的CPU、GPU等云端高性能通用計算芯片中均采用了Chiplet架構。但該等芯片均依賴于海外最先進的制造工藝以及先進封裝技術，目前國內(nèi)供應鏈多方面受限，短時間內(nèi)難以有較大突破。
“但從另一方面我們也看到很大的市場機遇?！毙鞚赋觯骸氨M管國內(nèi)晶圓代工、封裝等環(huán)節(jié)與海外相比尚有差距，但國內(nèi)擁有非常廣闊的應用市場需求，比如大模型推理在各垂直行業(yè)的應用即將大規(guī)模爆發(fā)，比如國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的智能化滲透率早已領先全球，具身智能也將步入量產(chǎn)元年等等；每一個領域對AI芯片的需求都是千億級別的增量市場，而在這些專用計算或邊緣側的場景中，不計成本地提升算力集成密度顯然不符合商業(yè)可行性，如何滿足多元化的場景需求以及成本可控反而成為核心痛點。而Chiplet架構能夠支持不同工藝功能型芯片的組合也是打破這一痛點的關鍵所在，它既具有技術上的可操作性，也能充分滿足應用場景的需求。”
對此，北極雄芯提出“需求解耦、異構集成”的Chiplet思路，從各類應用場景需求出發(fā)，基于通用型Chiplet快速開發(fā)平臺，將通用型Chiplet與不同類型、數(shù)量的功能型芯粒靈活搭配，實現(xiàn)不同場景靈活應用，解決下游客戶在算法適配、迭代周期、算力利用率、算力成本等各方面難以平衡的核心痛點。
自成立以來，北極雄芯瞄準Chiplet生態(tài)建設、產(chǎn)品迭代、標準推廣等方面齊頭并進，提出核心芯粒及自有IP規(guī)劃“版圖”，將在通用型芯粒（CPU Chiplet、I/O Chiplet）、功能型芯粒（GPU Chiplet、NPU Chiplet）、高速芯?；ヂ?lián)接口三條主線上有序迭代，陸續(xù)推出基于不同工藝節(jié)點、適用于不同場景的第三方芯粒，不斷完善核心芯粒庫資源；同時北極雄芯也將面向智能駕駛、大模型推理等領域直接推出基于Chiplet異構集成的智能駕駛SoC、大模型推理加速卡等產(chǎn)品。
務實的Chiplet解決方案、精準的應用場景，令北極雄芯備受青睞，先后獲得圖靈創(chuàng)投、紅杉中國種子基金、SEE FUND、青島潤揚、韋豪創(chuàng)芯、訊飛創(chuàng)投、中芯熙誠、豐年資本、正為資本等國內(nèi)外知名機構投資，在完成天使輪、Pre-A輪融資后，迅速走上商業(yè)化道路。
商業(yè)化落地加速，漸入“當打之年”
市場也看好Chiplet未來幾年的增長前景。根據(jù)調查機構Market.us發(fā)布的最新報告，2023年全球Chiplet市場產(chǎn)生的市場規(guī)模約31億美元，預計到2024年將達到44億美元。2024年～2033年，Chiplet行業(yè)的復合年均增長率預計將達到42.5%，到2033年估值將達到1070億美元。從Chiplet類型上來看，未來CPU Chiplet、I/O Chiplet、GPU Chiplet等獨立芯粒市場需求量巨大，而這也正是北極雄芯首批芯粒設計研發(fā)的方向。
因應市場需求，北極雄芯為各類高性能計算場景提供基于Chiplet架構的解決方案，可廣泛應用于各類云、邊端高性能計算領域，智能駕駛、AI推理、隱私計算、科學計算等場景極具代表性，且落地迅速。
以智能駕駛領域為例，隨著汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化“新四化”的發(fā)展趨勢，帶動各類解決方案“上車”，且迭代迅速。數(shù)據(jù)顯示，2023年我國汽車產(chǎn)銷量分別達3016.1萬輛和3009.4萬輛，同比分別增長11.6%和12%，年產(chǎn)銷量雙雙創(chuàng)歷史新高。
徐濤表示：“市場空間巨大的同時，各大整車廠商在功能和算力的需求上存在較大差異，單一的芯片難以兼顧各類需求。而基于Chiplet架構，主機廠/系統(tǒng)廠能夠快速生成低成本、定制化程度高、迭代周期短的芯片，Chiplet‘上車’已成為行業(yè)共識，MTK、英偉達、豐田、薩瑞、英特爾等廠商均有相應動作。目前，北極雄芯圍繞自動駕駛、智能座艙、駕艙融合方面進行布局，并已有明確的時間表，將利用Chiplet快速迭代的優(yōu)勢在未來兩年陸續(xù)推出系列化的智能駕駛SoC芯片?！?/strong>
而在AI推理領域，Chiplet方案同樣是降低推理成本的關鍵路徑。市場經(jīng)過兩年多的發(fā)展，AI大模型在內(nèi)的諸多方向對高性能算力的需求逐步由“通用化”向“專用化”過渡，針對不同推理場景所需的硬件需求（算力密集型、帶寬密集型等），如何有效平衡算力、帶寬、內(nèi)存等資源，并且盡可能降低推理算力成本將成為大模型公司的核心競爭力。而Chiplet架構恰好能提供這樣的方案：各廠商不但可設計不同類型的大模型推理芯粒根據(jù)場景需求靈活搭配，還可通過Chiplet集成突破單芯片面積（算力）上限，進一步提升單卡/單節(jié)點的性能。
徐濤在談及未來規(guī)劃時表示：“北極雄芯非常看好大模型推理需求在未來爆發(fā)性增長的需求，并將基于Chiplet架構快速開展AI計算單元的低成本迭代。公司下一代AI Chiplet方案已經(jīng)成熟，預計2025年起將陸續(xù)推出面向不同大模型推理應用場景的基于Chiplet異構集成的專用加速卡。”
具體看，北極雄芯已與業(yè)內(nèi)各領域龍頭企業(yè)達成戰(zhàn)略合作，其中包括經(jīng)緯恒潤、海星智駕、云海國創(chuàng)等。
基于Chiplet低成本、快周期、靈活迭代的特點，北極雄芯作為Chiplet集成商不但可直接設計研發(fā)基于Chiplet架構的面向終端應用場景的芯片，亦可依托各個獨立Chiplet以及自有IP庫為市場搭建Chiplet高性能計算芯片開發(fā)平臺。截至目前北極雄芯自研的芯粒互聯(lián)接口標準PB Link以及AI加速模塊目前均已實現(xiàn)對外授權。
打造全國產(chǎn)供應鏈，“天下沒有難做的芯片”
為人熟知的是，北極雄芯擁有一支強大的團隊：清華大學交叉信息研究院助理教授馬愷聲為創(chuàng)始人，擔任首席科學家；圖靈獎得主、中科院院士、清華大學交叉信息研究院院長姚期智擔任首席科學顧問。團隊成員擁有英特爾、Cadence、Marvell、中興、華為、海思、紫光等境內(nèi)外知名半導體公司背景，研發(fā)人員占比超90%，具有不同工藝多款芯片成功流片的豐富經(jīng)驗。
韋豪創(chuàng)芯合伙人楊博回憶，在位于北京清華同方科技大廈，由天津濱海高新區(qū)和韋豪創(chuàng)芯戰(zhàn)略合作的孵化器內(nèi)，北極雄芯的辦公場所經(jīng)常燈火通明，“他們的團隊具有極高的產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)，依托清華大學和‘姚班’的豐富資源，以非常拼的毅力和務實的態(tài)度投入研發(fā)，持續(xù)攻克Chiplet技術，完成從無到有的跨越，并且在資源調配上極度克制。”
早期依托于西安交叉信息核心技術研究院的孵化支持，北極雄芯團隊相繼完成啟明910、啟明920的研發(fā)。在引入投資機構等外部力量支持后，北極雄芯在兩年半的時間里，完成啟明930的研發(fā)、流片、回片。其基于國產(chǎn)基板材料和2.5D封裝，采用第三代穆斯（MUSE）架構，成為國內(nèi)首款基于異構Chiplet集成的智能處理芯片，可用于AI推理、隱私計算、工業(yè)智能等不同場景，已與多家AI下游場景合作伙伴進行測試。
這只是起點。徐濤透露：“啟明935系列Chiplet今年即將正式發(fā)布，明年將發(fā)布第二代產(chǎn)品，產(chǎn)品上市周期大幅縮短，Chiplet快速迭代的優(yōu)勢即將顯現(xiàn)?！?/p>
值得一提的是，在Chiplet技術上選擇“異構集成”路線的北極雄芯仍然面臨諸多挑戰(zhàn)和難點，互聯(lián)標準統(tǒng)一首當其沖。為更好地推動Chiplet技術發(fā)展，使得通過封裝內(nèi)的芯?；ヂ?lián)實現(xiàn)“像片上互連一樣”的效果——2023年2月，北極雄芯聯(lián)合國內(nèi)外IP廠商、封裝廠商、系統(tǒng)與應用廠商，共同發(fā)布基于國產(chǎn)封裝供應鏈的《芯?；ヂ?lián)接口標準》；同年9月，北極雄芯宣布自主研發(fā)的Chiplet互聯(lián)接口PB Link回片測試成功。PBLink接口具備低成本、低延時、高帶寬、高可靠、符合國產(chǎn)接口標準、兼容封裝內(nèi)外互連、注重國產(chǎn)自主可控等特點。
面對復雜國際形勢及行業(yè)周期變化，北極雄芯力圖從國內(nèi)具備商業(yè)化落地的可行性出發(fā)，兼顧場景需求、成本敏感度、國產(chǎn)供應鏈等各方面的因素，專注于面向自主可控性高的Chiplet技術及產(chǎn)品，針對國產(chǎn)封裝及基板供應鏈進行優(yōu)化，關注在14/12nm工藝節(jié)點以及國產(chǎn)封裝供應鏈下的可實現(xiàn)性。
楊博作為北極雄芯發(fā)展歷程的深度參與者，對其給予了非常高的評價。他說：“在與下游企業(yè)密切合作的過程中，北極雄芯與整車廠商形成良好協(xié)同，在著力打造全國產(chǎn)自主可控供應鏈，打破國外技術壟斷方面起到了非常重要的作用。韋豪創(chuàng)芯長期關注Chiplet方向，為北極雄芯取得的成績而振奮，希望其在商業(yè)化的道路上更加有為?！?/p>
在完成前期基礎技術研發(fā)和實踐工作后，北極雄芯終于在2024年步入商業(yè)化規(guī)?？焖僭鲩L階段，他們致力將芯粒技術推動成為半導體行業(yè)未來不可或缺的一部分，并向著“讓天下沒有難做的芯片”愿景奔跑起來。
