什麼是Chiplet

小晶片是半導體的一小部分它在更大的電路系統中完成一項工作。傳統晶片是一體式製造的。晶片片則由獨立的部件構成。每個晶片片都有其特定的任務。它們組合在一起，構成更強大、更強大的系統。晶片片技術非常重要，因為它可以幫助電子設備更好地工作。它還能讓建置更大規模的系統變得更加容易。晶片片在市場上越來越受歡迎。全球晶片片市場價值 $ 5.3十億的2023到 2029 年，這一數字可能成長至 42.8 億美元。

• 到2029年，市場每年可能成長41.9%。

• 到2035年，其價值可能達到1780.9億美元。這表明小晶片在未來將非常重要。

關鍵要點

• Chiplet 是為特定任務而製造的小型半導體零件。它們有助於建構能夠 模組化、靈活.

• 使用小晶片可以大幅降低成本並提升效能。您可以升級部件而無需更改整個系統。

• chiplet 市場是 快速增長到2029年，這數字可能達到42.8億美元。這表明小晶片在技術領域變得越來越重要。

• Chiplet 系統提供了設計彈性。使用者可以混合搭配各個部件，以滿足自己的需求。

• 像 UCIe 這樣的標準可以幫助不同製造商的晶片相互通訊。這使得它們能夠協同工作，並促進新創意的誕生。

Chiplet基礎知識

模組化設計

晶片片是為一項任務而製造的小部件。每個晶片片都負責處理資料或儲存資料。公司生產晶片片是為了方便組裝。這與普通晶片的工作原理不同。普通晶片將所有功能整合在一個晶片上。

• Chiplet 架構使用單獨製造的小工具，然後連在一起。

• 單晶片將所有工作集中在一塊晶片上，靈活性較差，升級也較困難。

• 基於晶片的系統讓您可以根據需要選擇不同的晶片。

• 更小的晶片成本更低 因為他們的錯誤更少，好的作品更多。

• Chiplet 實作 易於快速發展和改變系統，因此您不需要重新開始。

小晶片系統 使用已經有效的設計您可以將舊的晶片添加到新產品中。這可以節省成本並幫助公司更快完成。

下表說明了原因 模組化晶片設計 很好：

企業優勢	簡介
設計靈活性	您可以選擇適合您需求的零件，因此您不需要特殊的設計。
成本效益	小晶片的問題更少，好晶片更多，因此您可以節省資金。
性能優化	Chiplet 可以使用 不同的製作方法 每個部分都更好。
加快上市時間	現成的晶片可以幫助您更快完成產品。
對環境造成的影響	小晶片使用的材料較少，因此製造它們對地球更有利。

整合方法

你可以用不同的方式將晶片組合在一起。這些方式可以幫助晶片作為一個系統運作。

積分法	簡介
2.5D集成	將小晶片彼此相鄰地放置在稱為中介層的共享基座上。
3D集成	將晶片堆疊在一起，以獲得更快的速度和更緊密的連接。

这 通用 Chiplet 互連 Express (UCIe) 標準允許不同製造商生產的晶片相互通訊。 UCIe 有助於連接不同地點、採用不同方法生產的晶片。

許多規則規定了 Chiplet 如何發送資料和相互通訊。這些規則確保來自不同公司的 Chiplet 能夠在同一個系統中協同工作。這使得 Chiplet 技術更容易被所有人使用。

Chiplet 的作用

電子學中的函數

Chiplet 是 用於許多現代電子產品每個晶片組都是一個更大系統的一小部分。不同的晶片組負責不同的任務。有些晶片組充當 CPU 的角色，執行基本任務。其他晶片組則充當 GPU，可以同時處理圖形處理或多項任務。記憶體晶片組可協助您快速取得資料。 I/O 晶片組可讓您的裝置連接到其他裝置。

下表解釋了每種晶片類型在半導體系統中的作用：

晶片類型	功能說明
CPU 晶片	處理通用處理任務。
GPU 晶片	管理圖形和平行計算任務。
記憶體小晶片	提供高速記憶體存取。
I/O 晶片	管理輸入/輸出操作。

您可以選擇不同的晶片 建立一個適合的系統 滿足您的需求。這種設計讓您可以為每項任務使用最合適的晶片組。升級時無需製作新晶片，只需將一個晶片組換成另一個即可。

提示：UCIe 等高速互連技術可讓晶片快速分享數據，並降低功耗。這有助於您的設備更有效率地運行，並節省能源。

對性能的影響

使用 Chiplet 可以提高速度並提供更多選擇。每個 Chiplet 都可以採用最新工藝，確保每個零件都能發揮最佳效能。您也可以使用來自不同公司或具有特殊功能的 Chiplet。這有助於您建立最適合自己的系統。

Chiplet 讓裝置升級或更換變得簡單。如果您需要更多記憶體或更快的顯示卡，只需添加或更換 Chiplet 即可。無需建構全新的系統。這既節省時間又節省成本。

以下是小晶片幫助提高性能和靈活性的一些方法：

• 您可以為每個晶片採用最佳工藝，從而使您的設備速度更快、能耗更低。

• 您可以升級一個部分，而不必更改所有內容。

• 您可以為特殊用途（例如遊戲或資料中心）自訂系統。

晶片組也有助於降低成本。晶片組越小，問題就越少，每個晶圓上能容納的零件就越多。這使得建造複雜設備的成本更低。

注意：隨著科技的進步，Chiplet 可以幫助您跟上時代的腳步。您可以在舊系統中使用新的 Chiplet，這樣您就不會落後。

Chiplet 的優勢

靈活性

Chiplet 可協助您建置系統 滿足您的需求。您可以為每項任務選擇不同的晶片。這樣，您無需每次都製作新的半導體，只需選擇最適合您需求的晶片即可。這使得為遊戲、資料中心或手機製造特殊設備變得簡單。

• 製造商可以將小晶片組合在一起以完成特殊任務。

• 您可以使用已經有效的設計，從而節省金錢和時間。

• 每個小晶片都做一件事，因此您的系統運作得更好。

提示：透過更換一個零件，Chiplet 可讓您快速升級或更換裝置。

可擴充性

Chiplet 系統讓您可以根據需要擴展技術。您可以添加更多 Chiplet，或將其替換為更好的 Chiplet。您無需重建整個系統。與舊設計相比，這更容易擴展系統規模。

因子	簡介
模塊化	將大設計分解成小設計，分離各個部分，以便您可以輕鬆地更改和擴展它們。
靈活性	讓您使用和混合小晶片來快速滿足多種需求。
成本效益	混合不同的小晶片 平衡速度和成本.

Chiplet 的可擴充性已應用於眾多領域。超級電腦使用 Chiplet 來提升效能。資料中心使用模組化晶片來提升效能。如今，手機已將 AI 和感測器整合到自己的 Chiplet 中。汽車使用特殊晶片來提升安全性和智慧性。 AI 硬體使用特殊且常規的 Chiplet 來加快學習速度。

成本效益

Chiplet 可以在許多方面幫您省錢。小 Chiplet 的問題更少，因此您可以從每個晶圓中獲得更多優質部件。您也可以從不同的地方購買 Chiplet，從而找到更優惠的價格，避免缺貨。

方面	簡介
模組化設計	用途 小型特殊晶片 以獲得更好的結果和更低的成本。
提高產量	小晶片的問題較少，因此製造成本較低。
靈活製造	讓您為不同的產品混合使用晶片，這樣您就可以更快地交付並更好地保持庫存。
先進封裝	使用新方法連接小晶片，因此系統更小、更便宜。
供應鏈優化	讓你可以從很多地方購買 chiplet，這樣你 降低風險和成本.

注意：Chiplet 可以幫助您更快、更便宜地生產新產品，讓您的業務做得更好。

Chiplet 挑戰

技術限制

模組化半導體系統存在許多技術限制。這些限制會減緩進展，也增加了設計難度。其中一個大問題是晶片的連接方式。快速數據共享需要大量的連接。但印刷電路板的容量只有 每平方公分有 400 個連接翹曲和焊點間距使得增加更多連接變得困難。安全是另一個問題。使用來自不同供應商的零件會為駭客提供更多攻擊途徑。您必須檢查每個零件以確保其安全。設計也變得更加困難。混合使用晶片可能會導致錯誤或隱藏問題。

下表顯示了主要的技術限制：

限制類型	簡介
互連密度	PCB 系統難以進行大量連接。由於翹曲和焊點空間問題，每平方公分只能容納 400 個連接。
安全漏洞	使用來自不同供應商的晶片會讓駭客更容易攻擊。晶片數量越多，入侵點就越多。
協同設計的複雜性	將不同的晶片組合在一起會使設計變得更加困難。這可能會導致錯誤，或讓壞電路潛入。

頻寬和延遲也會影響系統的運作效率。晶片組會消耗能量，有時在相互通訊時會出現延遲。舊式封裝基板會遇到“頻寬牆”，從而降低速度。跨越晶片組邊界會增加延遲，這可能會影響設備的運行速度。記憶體密集型任務可能會 速度慢 15–40%.

注意：使用模組化零件時，必須做好規劃，以避免速度變慢和安全風險。

製造問題

製造模組化半導體系統帶來了新的問題。每個晶片都可能有缺陷，從而降低良率。將多個晶片組裝在一起會增加出現問題的幾率。組裝過程中的錯位和熱量會導致缺陷。熱量不均勻會降低某些部件的可靠性。低良率還會增加生產成本。

您需要新的步驟將晶片連接到基板上。生產時間更長，難度也更大。您必須使用智慧規劃工具來保持高品質並按時交付。

以下是一些常見的製造問題：

• 由於缺陷，每個晶片的產量都會損失。

• 組裝過程中因錯位和熱而導致的缺陷。

• 晶片越多，產量損失的可能性就越大。

• 熱不均勻會影響可靠性。

• 產量低會導致生產成本增加。

• 連接小晶片需要採取新步驟 在基材上。

• 生產時間更長，調度更困難。

• 需要智慧規劃工具來維持良好的品質和交付。

您可能想知道收益率如何比較。下表顯示了 單體設計和模組化設計之間的區別:

設計方法	生產成本	產量
整體設計	更高	降低
基於晶片的設計	降低	更高

提示：模組化設計可以降低成本並提高產量。但您必須處理更多生產步驟，並承擔更多風險。

Chiplet 與傳統晶片

主要差異

當你觀察SOC和傳統晶片時，你會注意到它們的建造和使用方式發生了巨大的變化。 SOC的意思是「系統單晶片」。它將所有部件整合在一塊大的矽片上。這使得所有部件緊密連接，易於測試。 SOC運轉速度更快，功耗更低。但是，製造SOC的成本更高，而且很難更改或升級。

基於 Chiplet 的系統使用許多小工具。這些部件透過特殊封裝連接在一起。這樣，您可以使用來自不同公司的零件。您可以根據需要只升級其中一個部件，而無需更換整個系統。小部件也更容易出現問題，節省成本。

下表顯示了主要區別:

獨特之處	SoC架構	Chiplet 架構
性能	由於緊密整合而高	由於互連開銷略低
電源效率	針對低功耗進行了最佳化	由於互連，可能會消耗更多電力
製造成本	由於單晶片較大，因此成本較高	由於採用模組化小模具，因此成本更低
可擴充性	受晶片尺寸和複雜性的限制	高度可擴展，模組化升級
定製	已修復，更難修改	靈活、混合搭配，可客製化
測試複雜性	更簡單，只要一個模具	更複雜，多個部分

利與弊

在選擇之前，了解每種類型的優缺點非常重要。 SoC 速度很快，而且易於測試。當你想把所有功能都整合到一塊晶片上時，SoC 是個不錯的選擇。但是，SoC 價格更高，而且升級困難。

基於小晶片的系統更加靈活且成本更低您可以使用多家公司的零件，只升級您需要的部分。更小的零件意味著您可以獲得更多可用的晶片。但是， 將所有部件連接起來並保持冷卻可能很困難.

下表列出了優點和缺點：

特點/優勢	系統芯片	基於Chiplet的系統
性能	高	克服了一些限制，但可能會有開銷
價格	由於晶片較大，因此更高	由於模組化設計而更低
靈活性	彈性較差，設計固定	高度靈活，易於定制
可擴充性	有限	易於擴展和升級
設計方法	整體式，需要完全重新設計	模組化，可升級
組裝過程	單一大模具	互連的較小晶片
定製	限一家供應商	來自多家供應商的混搭

注意：基於 Chiplet 的系統連接和散熱可能比較棘手。您需要事先規劃這些問題，才能獲得最佳效果。

你可以看到模組化部件如何改變電子產品。各公司使用更小、更特殊的零件來製造易於更換的系統。這樣一來， 有助於節省資金並使設備更好地運行大公司花費大量資金來改善這些系統。

「這種變化不僅僅關乎新技術。它還有助於啟動 許多領域都出現了偉大創意的新時代“

未來趨勢	影響性
模組化架構	易於改變和發展的設計
降低成本	製造成本更低，優質零件更多
性能與效率	速度更快、能耗更低的設備

隨著這些趨勢的不斷發展，新電腦將變得更加強大並且更容易更換。

常見問題

使用小晶片的主要優勢是什麼？

您可以混合搭配 chiplet 來建立自訂系統。這可以為您提供 更靈活，有助於 您可以更快地升級或修復設備。由於您只使用所需的零件，因此還可以節省金錢。

可以一起使用不同公司的晶片嗎？

是的，您可以使用不同公司的 Chiplet。 UCIe 等標準有助於 Chiplet 之間相互通訊。這讓您可以為專案選擇最合適的 Chiplet。

小晶片能讓設備運作得更快嗎？

晶片可以提升設備速度。您可以為每項任務使用最新的晶片。這有助於您的系統更有效率地運行，並降低能耗。

基於小晶片的系統是否更難設計？

您可能會發現基於 chiplet 的系統 更難設計你需要連接許多小部件。這需要仔細的規劃和測試。

小晶片會取代傳統晶片嗎？

Chiplet 晶片不會很快取代所有傳統晶片。你會看到更多設備使用 Chiplet 晶片來提高靈活性並節省成本。一些簡單的設備可能仍在使用常規晶片。