小芯片困局待解：生态系统、标准及技术难题剖析

小芯片（Chiplets）在半导体功能与生产效率上实现了巨大飞跃，宛如 40 年前软 IP 引发的行业突破。然而，在这一愿景真正实现之前，仍有大量协同工作亟待完成，构建成熟的生态系统成为核心挑战，且当前该生态系统尚处于初级阶段。

如今，许多企业因光罩尺寸受限，已被迫转向多芯片解决方案，但这并未催生即插即用的小芯片市场。这些早期系统无需遵循统一标准即可运行，也未追求一致的效益目标，从设计本质来看，仍沿用 “构建大型系统” 的传统思维。

西门子 EDA 公司 Tessent 芯片测试解决方案的可测试性设计（DFT）流程产品经理 Vidya Neerkundar 指出，小芯片的核心理念是 “分而治之”，设计者能借此加速设计进程，并享受高良率带来的诸多优势。但当将系统分解时，必须同步应对新的问题，不断在追赶中突破技术瓶颈。目前，行业对这些新问题的全面认知仍在形成中。

Marvell 公司技术副总裁兼定制解决方案首席技术官 Mark Kuemerle 表示，高带宽内存（HBM）是目前唯一的标准化小芯片产品，由 JEDEC 定义。若要让开放的小芯片市场发挥效能，必须建立同等严格的标准体系。若能达成这一目标，资源共享将成为现实；当这一理念延伸至 3D 领域，其影响力将更为惊人。不过，问题的关键在于需要凝聚足够多的行业共识。弗劳恩霍夫 IIS 自适应系统工程部门高级混合信号自动化小组经理 Benjamin Prautsch 表示，当下最大的挑战是明确 “行业的具体需求究竟是什么”，许多企业处于观望状态，部分领先企业需要站出来协调不同利益主体，提炼行业共性需求。

Cadence 公司 SSG 产品营销总监 Mayank Bhatnagar 指出，相关标准仍在持续演进，像通用芯片互联 Express（UCIe）这类标准正获得行业范围内的认可，但距离真正落地仍需数年时间，保守估计，未来 3 到 5 年内难以实现标准化，行业标准小芯片的大规模应用可能要等到 2030 年代。

小芯片所需的标准涉及封装、测试、设计、功能通信、实现级互连等多个领域，而当前各企业仍沿用自有标准。Ansys 公司产品营销总监 Marc Swinnen 坦言，当下各种技术百花齐放，但设计者面临选择何种封装技术的现实困境，市场上存在太多差异化方案，行业整合势在必行。封装技术正逐步向半导体行业的规范性靠拢，Synopsys 公司工程副总裁 Abhijeet Chakraborty 表示，若能实现中介层等参数标准与开发范式的规范化，将极大地推动产业进步。

尽管每项标准都可能带来局部优化，但关键是要形成规模效应。Marvell 公司的 Kuemerle 强调，英特尔成立 UCIe 联盟时，行业曾寄予厚望，但实际进展有限，根源在于除接口标准外，还需解决测试等诸多复杂问题。目前，相关标准已进入制定阶段，如 IEEE 1838 标准等，但标准化需求清单仍在持续扩展。同时，标准制定通常会规避行业方向不明确的领域，且仍有一些技术难题在等待破解，如物理接口的标准化面临限制，逻辑协议层面各企业仍坚持自有版本。

这引出了一个核心矛盾，即行业既希望制定尽可能统一的标准，又不接受任何额外开销。与软 IP 的发展路径类似，小芯片需要完善的可交付成果体系以实现成功集成，目前行业正试图填补巨大的技术鸿沟。

小芯片还给组织带来挑战，企业必须开展组织架构变革，研发流程也必须同步革新，测试环节受到显著影响，行业生态本身也需要组织化协同。当前，异构集成主要由垂直整合企业主导，当所有组件协同设计时，标准化流程才有构建可能，但目前这些芯片的设计尚未形成标准流程。若要进入开放的小芯片经济，必须打破现有产业链的强耦合关系，行业还必须明确小芯片供应商的信息披露边界。目前，行业尚未形成必要文件与模型的完整清单。

变革虽慢，但正在汇聚势能。Neerkundar 总结，不能孤立看待工具或标准的发展，二者必须协同演进，唯有如此，行业才能真正实现 “设计小芯片、采购小芯片、独立于供应商完成组装，并制造独特产品” 的目标。如今，我们尚未抵达终点，但前进的方向已然清晰。