4月2日，西部（重庆）科学城传出消息，联合微电子中心研发的高性能计算芯片的芯粒硅桥产品成功下线，芯粒硅桥晶圆工程样片完成交付，即将进入量产。这意味着联合微电子中心成为目前西部唯一一家拥有芯粒集成技术的企业，技术水平国内领先。
▲西部（重庆）科学城联合微电子中心，科研人员正在进行芯粒硅桥产品晶圆级测试。 首席记者 龙帆 摄
据介绍，芯粒是指预先制造好、具有特定功能、可组合集成的晶片，也被称作小芯片。芯粒集成技术，简单来说，就是将传统系统级芯片（SoC）功能拆分成多颗小芯片，不同的小芯片按照最适合的制程工艺分别设计制造，再运用先进封装技术，像“搭乐高”一样重组成系统级芯片。
“相比传统芯片，芯粒集成技术有三大核心优势。”联合微电子中心芯粒集成研发团队成员袁恺博士说，一是支撑算力持续突破；二是实现不同工艺芯粒的集成；三是减少芯片设计制造的时间和费用，提升芯片良率。
▲芯粒硅桥产品。首席记者 龙帆 摄
随着数字时代飞速发展，人们对计算能力和数据存储的需求持续增长，然而，“存储墙”“面积墙”“功耗墙”却成为高性能计算芯片发展面临的“三座大山”。
“一颗芯片上晶体管数量的多少，很大程度上决定了芯片的算力性能。”袁恺介绍，传统单一芯片要提高算力，要么采用先进工艺给晶体管“瘦身”，要么扩大芯片面积，以此增加晶体管数量。
如果像“搭乐高”一样进行芯粒集成，让芯粒拼接叠加在一起，不用晶体管“瘦身”，也不用扩大芯片面积，同样能实现高算力、大存储。
此外，芯粒集成芯片还更具“性价比”。袁恺举例说，比如手机芯片，除计算模块外，还有存储、接口等多种模块。传统单一芯片为实现高性能，只能整体采用先进工艺制造。芯粒集成芯片则能“量体裁衣”，对模块进行细分，处理能力要求高的模块采用先进制程工艺，要求不那么高的采用成熟制程工艺制造，“这一方面降低了制造难度、提高了芯片良率，另一方面也降低了芯片制造成本，还大幅降低功耗。
据悉，芯粒集成本质上是一种异构集成，即将不同制程、不同性质的芯片整合在一起，如何实现集成就是核心关键。
过去3年里，联合微电子中心芯粒集成团队经过无数次实验，创新发展了以硅转接板技术和硅桥技术为核心的芯粒集成技术，在不同芯粒间构建高速高密度的数据通道，实现提升芯片算力性能的目标。
▲科研人员正在进行芯粒硅桥产品晶圆级测试。首席记者 龙帆 摄
据了解，联合微电子中心与国内某芯片厂商合作开发，仅用2个月就完成芯粒硅桥产品研制，提前完成6片芯粒硅桥晶圆工程样片交付，3轮全流程流片测试良率达99.5%，刷新该产品研制速度。未来，该产品将以每月1000片的速度进行量产。
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3年来投入4亿元布局芯粒集成工艺平台
为重庆打造特色芯粒集成产业链蓄势赋能
芯粒（Chiplet）是近年来芯片领域最火的概念之一，被认为是半导体设计的未来，成为行业及资本市场重点关注的“新赛道”。有不少专家甚至认为，芯粒集成技术将有望解决我国产业发展长期以来面临的“缺芯少魂”困境。
据了解，2018年，中国科学院计算技术研究所、清华大学、华为、中芯国际等开始关注这一技术。当时，大家把Chiplet就译为“小芯片”。后来在中国科学院计算技术研究所研究员韩银和等人倡导下，学界和业界逐渐认可将其译为“芯粒”。
2018年成立并落户西永微电园的联合微电子中心，是重庆市政府倾力打造的国家级国际化集成电路新型研发机构。成立之初，就对芯粒技术高度关注。2020年，联合微电子中心便开始基于国内自主8吋高算特色工艺线组建团队，围绕芯粒集成技术展开布局。
3年来，联合微电子中心陆续投资4亿元，新增40余台套设备用于芯粒集成工艺平台建设。同时，面向全球招揽人才，汇聚建立了一支60余人的芯粒集成研发团队。
据悉，目前，联合微电子中心已建成国内芯粒产业链中独具特色的HDIB技术与CoIoS工艺的原创技术策源地，技术水平处于国内领先，同时还加入国内互联技术联盟，与30余家客户签订流片合作协议，成为中西部唯一一家可以进行量产的高端工艺平台。
值得一提的是，联合微电子中心建成芯粒集成产线后，还发挥龙头企业作用开展精准“链”接，让产业链上下游企业提供芯粒生产配套，带动10余家企业协同发展，为重庆打造特色芯粒集成产业链蓄势赋能。
“基于芯粒集成技术，对芯片进行模块拆分，不同模块芯粒就可以选择不同制程工艺的厂商进行制造。”联合微电子中心相关负责人表示，正是如此，联合微电子中心充分整合国内产业链上下游企业，基于自主“准先进制程+成熟制程”生产芯粒，并利用联合微电子中心自身技术互联集成，在保证良率的前提下，加速产品上市周期，并提升量产效率。
中国科学院院士、复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室主任刘明教授表示，随着摩尔定律的发展逐渐接近物理极限，集成芯片与芯粒技术在高性能芯片的制造与设计中发挥着越来越重要的作用。
“芯粒集成芯片等一系列技术和布局，为我们打好国产芯片‘突围战’提供了一个新的技术路径。”联合微电子中心相关负责人说。
在重庆构建的“33618”现代制造业集群体系中，功率半导体及集成电路是布局的18个“新星”产业集群之一。西部（重庆）科学城作为重庆集成电路产业主要承载地，近年来，外引内育、补链成群，已逐步形成多规格、全流程的集成电路产业体系，产业规模持续壮大。
“大力发展集成电路等‘新星’产业，是引领科技进步、带动产业升级、培育新质生产力的战略选择。”西部（重庆）科学城相关负责人表示，下一步，科学城将瞄准龙头企业、旗舰项目、单打冠军，推动一批延链、补链、强链重点产业项目落地，通过设计、封测、设备、材料等多个领域的创新发展，打造全国最大功率半导体产业基地和集成电路特色工艺技术高地。
编辑：蔡杨 主编：匡丽娜 审核：李珩