在智能化發(fā)展日新月異的當下，半導體技術領域的創(chuàng)新“浪潮”從未停止澎湃。近期，2025年Chiplet峰會在美國加州舉行，多家公司宣布了在芯粒（Chiplet）技術領域的重要進展，包括芯粒系統(tǒng)架構、內存技術革新和互連設計優(yōu)化。通過推動標準化和增強性能，這些創(chuàng)新正在重新定義芯粒技術在高性能計算、人工智能和其他關鍵領域的角色。

車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片應運而生

對于非半導體行業(yè)人士來說，“芯粒”應該說是一個陌生的概念。《車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片綜合研究報告》（以下簡稱《研究報告》）中有這樣的介紹：芯粒是指預先制造好的未封裝祼片（Die），通常由第三方研發(fā)并經過流片驗證，具備特定功能，符合標準接口設計，可授權在不同的芯片項目中重復使用；芯粒系統(tǒng)芯片則是指基于芯粒的系統(tǒng)芯片，采用先進的設計、制造、封裝、測試等技術將多個功能各異、電路不同的芯粒快速集成在一個基板上，可滿足特定應用的功能與性能需求。而達到車規(guī)級，不但要滿足汽車電子系統(tǒng)日益增長的功能與性能需求，而且可靠性、安全性、穩(wěn)定性等指標也需符合車用電子元器件的規(guī)格要求。

據了解，新能源汽車的信息化、智能化和網聯(lián)化發(fā)展進程不斷加速，這對自動駕駛芯片、智能座艙芯片等高端芯片功能與性能要求越來越高，對芯片產品的迭代周期要求越來越短，對芯片制造成本的要求也越來越嚴苛。未來，依賴先進工藝和單芯片全功能集成的傳統(tǒng)高端芯片研發(fā)方式，可能將無法滿足新能源汽車的發(fā)展需求。在這樣的背景下，車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片應運而生，憑借獨特的架構和設計，能夠實現(xiàn)功能集成與性能升級，為汽車芯片的發(fā)展開辟了新的方向。

“芯粒技術有望成為車用高端芯片突破工藝限制和性能快速升級的新途徑。”清華大學計算機科學與技術系教授、國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心汽車芯片首席專家李兆麟認為。

具體來看，車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片可劃分為計算芯粒芯片、控制芯粒芯片、傳感芯粒芯片、通信芯粒芯片、存儲芯粒芯片、安全芯粒芯片、新能源芯粒芯片7個類別。從計算芯粒芯片這一智能中樞，到控制芯粒芯片對車輛各系統(tǒng)的精準調控；從傳感芯粒芯片對外部環(huán)境的敏銳捕捉，到通信芯粒芯片實現(xiàn)車輛內外信息的無縫連接；再到存儲芯粒芯片對海量數(shù)據的可靠存儲，以及安全芯粒芯片為汽車信息安全筑起的“銅墻鐵壁”；最后，新能源芯粒芯片（含功率芯粒芯片、驅動芯粒芯片、電源管理芯粒芯片等）也對車輛的性能、安全性和可靠性起著至關重要的作用，主要通過對電機驅動系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)的管理實現(xiàn)能源的高效轉換，提升新能源汽車的能源效率和續(xù)駛里程。

目前，各大企業(yè)和機構都在大力推動芯粒技術在汽車領域的應用和發(fā)展。2022年3月，英特爾、超威半導體（AMD）、ARM、高通、三星、臺積電、谷歌云、Meta和微軟等公司聯(lián)合推出的Die-to-Die互連標準，主要目的是統(tǒng)一芯粒之間的互連接口標準，打造一個開放性的生態(tài)系統(tǒng)。2024年1月，包括豐田、日產、本田在內的12家日本汽車制造商、零部件供應商和半導體公司組建先進汽車芯片研發(fā)聯(lián)盟，重點是利用芯粒技術開發(fā)下一代汽車SoC。

作為技術創(chuàng)新和市場推廣的主體，企業(yè)在車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片領域的積極探索，為整個行業(yè)的發(fā)展帶來動能。2024年1月，英特爾推出全新的開放式汽車芯粒平臺，支持第三方芯粒集成到英特爾的汽車相關產品中，打破了傳統(tǒng)使用單片SoC的模式。臺積電計劃2025年底前推出汽車芯粒工藝，完整PDK（工藝設計套件）于2026年推出。2024年9月，瑞薩推出第5代R-CarSoC平臺，該平臺主要面向高性能應用，AI算達到1000TOPS，采用芯粒技術。

降本增效帶來安全和靈活性

致同咨詢TMT半導體行業(yè)領導合伙人、交易支持服務聯(lián)席主管合伙人劉波告訴記者，車規(guī)芯粒系統(tǒng)可以理解為用芯片堆疊封裝解決“算力焦慮”的一種技術路線，其優(yōu)勢主要包括整體提升芯片系統(tǒng)整體算力水平；降低對單芯片設計復雜度及先進制造工藝的要求，降低單芯片的設計和制造所需要的時間和成本；隨著芯粒標準化提升，整體實現(xiàn)大型系統(tǒng)功能芯片所需的重復開發(fā)和制造減少，芯片標準化提升，實現(xiàn)整體行業(yè)技術應用的標準化，為未來汽車之間進行信息傳輸、互聯(lián)互通搭建基礎。

“芯粒技術對于車載芯片及智能汽車行業(yè)的影響，將主要體現(xiàn)在提升汽車算力水平，降低‘算力焦慮’，同時規(guī)范汽車芯片標準，為未來汽車互聯(lián)互通創(chuàng)造外部環(huán)境；在標準化驗證之后，將有助于降低芯片驗證周期，豐富汽車芯片功能及擴展應用場景。”劉波說。

根據《研究報告》，車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片展現(xiàn)出諸多顯著優(yōu)勢：首先，有效突破傳統(tǒng)封裝技術的限制，大幅提升互連帶寬，降低封裝成本，為汽車電子電控系統(tǒng)提供更為靈活和高效的解決方案；其次，在設計之初便充分考慮汽車行業(yè)對環(huán)境適應性、實時性、確定性、功能安全、信息安全、低功耗及故障檢測與容錯等方面的嚴格要求。此外，車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片的設計方法論——芯粒級IP復用與預制組合，為汽車電子電控系統(tǒng)的快速發(fā)展注入新的活力，通過精心挑選和組合不同功能的芯粒，可以迅速構建出滿足特定需求的定制化芯片，大幅縮短產品從設計到上市的時間周期。

“芯粒系統(tǒng)屬于一個比較新的技術業(yè)務，中國芯片制造水平與世界先進水平存在一定差距，但芯片封裝能力與世界先進水平差異相對較小，因此在這個主要依賴封裝技術的應用領域，我們對未來的發(fā)展空間表示樂觀。”劉波表示，國內領先的半導體公司例如華為等，已在布局芯粒系統(tǒng)所需要的封裝基板、設備和技術投入，著手進行技術驗證和測試。雖然過去車規(guī)級芯片的國產化率較低，但隨著最近幾年來的發(fā)展，中低端產品的國產化水平不斷提升。在芯粒這個新的技術領域，國內外企業(yè)其實都處于發(fā)展初期，如果整零雙方緊密合作，國產芯片將獲得更多的“上車”機會。

制定標準還要突破早期發(fā)展困境

芯粒技術的發(fā)展和進步，需要借助標準的引領、規(guī)范作用，以更快速、穩(wěn)健的推動芯粒技術的產業(yè)化和應用。隨著關注度的不斷提升，芯粒技術的標準研究制定工作近幾年陸續(xù)啟動。ARM公司近期正式推出其芯粒系統(tǒng)架構（CSA）首個公開規(guī)范，進一步推動芯粒技術的標準化，并減少行業(yè)的碎片化。目前，已有超過60家行業(yè)領先企業(yè)，如ADTechnology、Alphawave Semi、AMI、楷登電子、云豹智能、Kalray、Rebellions、西門子和新思科技等積極參與了CSA的相關工作，助力不同領域的芯片戰(zhàn)略制定并遵循統(tǒng)一的標準。

與通用芯粒相比，車規(guī)級芯粒需要充分考慮芯粒在汽車上應用的實際需求。只有有效開展車規(guī)級芯粒的標準化工作，才能更好地滿足汽車技術和產業(yè)發(fā)展需要。據悉，國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心計劃聯(lián)合清華大學、北京大學、中山大學、哈爾濱工業(yè)大學、中科院計算技術研究所等單位組建了車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片專業(yè)委員會，秘書處單位為國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心，在現(xiàn)有的以高校院所為主的成員單位基礎上，廣泛邀請整車、芯片、基礎軟件、工具等企業(yè)單位和檢測認證機構等事業(yè)單位，共同把控標準發(fā)展規(guī)劃，制定系列標準。

根據市場調研機構Market.us的研究報告，從2024年至2033年，芯粒行業(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；車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片也有望迎來廣闊發(fā)展空間。

然而，車規(guī)級芯粒系統(tǒng)在早期發(fā)展階段不會一帆風順，還面臨諸多挑戰(zhàn)。劉波指出，首先是安全問題，芯粒系統(tǒng)由多個芯片構成，在芯片之間互聯(lián)過程中，需要關注某個芯片失效或某個連接失效，會對整體系統(tǒng)功能及安全性產生影響，由于汽車運行工況較差，發(fā)生失效的風險將大幅上升，這是車規(guī)芯粒系統(tǒng)發(fā)展要解決的首要問題。其次是成本問題，目前在整體汽車市場競爭加劇環(huán)境下，汽車廠商對成本敏感度大幅提升，因此在芯粒系統(tǒng)早期發(fā)展過程中，存在成本較高的問題，車企需要平衡目前市場競爭情況下的短期成本控制與長期采用芯粒新系統(tǒng)的技術趨勢。最后是總需求問題，相對于消費電子產品數(shù)以億計的銷量來講，整車未來采用車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片的規(guī)模還有待進一步確認。這可能影響企業(yè)外部的市場投資和企業(yè)內部的研發(fā)投入，從而制約車規(guī)級芯粒系統(tǒng)芯片的進一步推廣。