集成芯片与芯粒技术白皮书（第二版）

集成芯片与芯粒技术是提升集成电路性能的重要途径。通过将晶体管集成制造为特定功能的芯粒，再通过硅中介层等将芯粒集成制造为芯片，有效突破了传统芯片制造的面积墙瓶颈。这种技术将集成电路设计带入“分解-组合”新范式，通过芯粒级的IP复用或预制组合，实现芯片的敏捷设计，大幅提升性能和效率。

集成芯片与芯粒技术未来将呈现多方面发展趋势。首先，集成芯片尺寸将持续增大，光I/O将推动CHIPLET算力网络架构创新。其次，HBM将成为第一个通用芯粒，可配置性不断增强。大模型应用将催生近DRAM的集成芯片新形态，混合键合推动节距向百纳米持续微缩。ABC集成模式开始应用，玻璃、碳化硅等新材料中介层出现，提升尺寸和可靠性。3.5D集成成为先进封装演进的关键路径，芯粒化设计在旗舰手机芯片中开始应用，芯粒与RISC-V共建新型计算生态。

本报告重点分析了集成芯片与芯粒技术的核心内容、发展路径及市场格局。报告详细阐述了芯粒技术从2022年约10个发展到2025年约64个的数量增长，以及从同构向异构的多样化发展。同时，报告深入探讨了2.5D和3.5D两种芯粒集成范式，包括硅中介层/有机中介层或扇出RDL的横向互连，以及“横向扩展+纵向堆叠”的混合集成体系。此外，报告还分析了芯粒设计方法学、芯粒间互连、中介层技术、混合键合技术、EDA工具等十大技术难题，并对比了中美两国在集成芯片与芯粒技术领域的发展路径差异。

当前集成芯片与芯粒市场呈现快速发展态势。国际领先企业如AMD、Intel、台积电等已推出多代商用产品，芯粒数量和种类持续增长。国内芯粒集成技术也取得显著进展，芯粒数量已达64个，并涌现出一批自主知识产权的芯粒产品。芯粒集成范式主要分为2.5D和3.5D两种，其中2.5D以硅中介层/有机中介层或扇出RDL为核心实现横向互连，3.5D则结合横向扩展与垂直互连，形成混合集成体系。芯粒化设计正逐步应用于旗舰手机芯片，并推动新型计算生态的构建。

投资集成芯片与芯粒技术需关注多重风险。首先，该技术面临十大技术难题，包括芯粒设计方法学、芯粒间互连、中介层技术、混合键合技术、EDA工具等，这些技术瓶颈可能影响技术成熟度和商业化进程。其次，中美两国在技术路径和生态体系上存在差异，美国通过先进封装和材料创新延续摩尔定律，而中国则侧重开源指令集（RISC-V）和芯粒复用技术，这种路径差异可能带来市场格局的不确定性。此外，芯粒集成技术的标准化和生态建设尚不完善，可能影响产业链协同和成本控制。最后，新材料中介层的引入和混合键合技术的应用也面临技术成熟度和成本挑战，需谨慎评估其长期发展前景。