异构芯片,是结合两种或多种不同类型处理器或控制器架构的一类芯片,一般采用3D封装工艺进行封装。异构芯片可以采用CPU(中央处理器)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)、AI(人工智能)、动态可重构阵列等架构中的两种或多种,架构之间互相弥补不足,以提升异构芯片的整体性能,并且不会增加芯片尺寸。异构芯片是芯片新的发展趋势,市场规模正在快速扩大。
互联网用户快速增长,数据处理量急剧增加,同时高技术产业发展快速,与互联网技术结合日益紧密,在此背景下,芯片处理能力要求持续提高。目前,5nm芯片已经量产,台积电计划2023年实现3nm芯片稳定量产,芯片功能开发已接近物理极限,摩尔定律失效。芯片处理要求提高与芯片开发已接近物理极限之间产生矛盾,传统芯片发展已出现瓶颈,异构芯片成为重要解决方案。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国异构芯片行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,异构芯片,是从原本单独封装的中央处理器、FPGA芯片、运行内存、图形处理器、AI芯片、动态可重构阵列处理器等架构中,根据需求的不同,选择其中的两种或多种进行重新设计整理,再利用3D封装工艺进行一体化封装,从而得到的功能更为强大、综合性能更优的新型芯片。异构芯片在性能、功能、尺寸、重量、能耗等方面均具有优势,可以在保持芯片小型化的基础上提高芯片性能,满足市场发展需求。
但相对于单一芯片,异构芯片设计、生产难度更大。从设计来看,异构芯片的设计复杂性大幅提高,至少需要将两种不同的架构进行有效融合;从设计软件来看,由于设计更为复杂,设计软件的开发难度进一步提高;从成本来看,由于技术难度更高,异构芯片成本高于两种架构单独封装所需成本。由此来看,异构芯片行业进入壁垒高。
新思界
行业分析人士表示,市场对芯片的运算能力要求仍在不断提升,传统芯片已无法满足海量且更为复杂的数据处理要求,异构芯片是解决这一问题的重要手段之一,成为芯片行业发展趋势。芯片已经实现从单核到多核转变,目前正在由多核向异构转变。在此背景下,进入异构芯片市场布局的资本不断增多,代表性厂商主要有英特尔、AMD、英伟达、高通、华为、台积电、三星等。英特尔是全球异构芯片行业中最具代表性的厂商,进入时间较早,其12代酷睿i7-12700H处理器已经采用异构芯片。