¿Será el 2025 el Año del Chiplet?

A medida que nos acercamos a 2025, la industria de semiconductores está en la etapa inicial de un cambio monumental hacia la tecnología de chiplets. Aunque 2025 no será el año en que los chiplets dominen el mercado, marcará el comienzo de una transición de una década que verá cómo los chiplets cambian el rostro del diseño y la fabricación de electrónicos. 

Esta evolución se basa en las tendencias que discutimos anteriormente este año en Por Qué los Futuros Diseños Electrónicos Podrían Basarse en Chiplets. Las capacidades modulares de los chiplets ofrecen muchas ventajas, que abarcan mejora del rendimiento, economía y flexibilidad. Estas ventajas se están volviendo cada vez más importantes a medida que la industria electrónica enfrenta las limitaciones de los diseños de chips monolíticos tradicionales.

El Cohete de Chiplets está en la Plataforma de Lanzamiento

Y ha comenzado la cuenta regresiva final. Se espera que el mercado de chiplets experimente un crecimiento explosivo, impulsado por la creciente demanda de computación de alto rendimiento en diversas industrias. Las aplicaciones para IA, centros de datos, automotriz y electrónica de consumo liderarán la carga. Estimaciones de Market.us Scoop proyectan que el mercado de chiplets crecerá de US $3 mil millones en 2023 a alcanzar los US $107 mil millones para 2033, creciendo a una Tasa de Crecimiento Anual Compuesto (CAGR) del 42% (ver Figura 1). 

Los datos graficados anteriormente son en realidad bastante conservadores en comparación con otros pronosticadores. Por ejemplo, según KBV Research, se espera que el mercado global de chiplets alcance los $373 mil millones para 2030, con un CAGR del 76%. Markets and Markets proyecta que el mercado crecerá a $148 mil millones tan pronto como en 2028, con un asombroso CAGR del 87%, más del doble de lo que se muestra en la Figura 1.

2025: Un Año Importante para la Adopción de Chiplets

2025 probablemente marcará un punto de inflexión donde la tecnología de chiplets transite de ser un concepto prometedor a una realidad práctica en una serie de industrias. La convergencia de varios factores clave está preparada para acelerar la adopción de chiplets, creando una tormenta perfecta de innovación y oportunidad.

Estándares en Maduración: Se espera que el estándar Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe), establecido por Intel y otros líderes de la industria, gane una adopción más amplia en 2025. Este estándar facilitará la interoperabilidad y acelerará la integración de chiplets entre fabricantes.

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Inversión Creciente: Las principales compañías de semiconductores están asignando recursos significativos a la investigación y desarrollo de chiplets, con algunas realizando inversiones de varios miles de millones de dólares. Las iniciativas gubernamentales en numerosos países también están financiando proyectos de chiplets, reconociendo su importancia estratégica.

Avances en Tecnologías de Empaquetado: Compañías como TSMC e Intel están logrando avances significativos en tecnologías de empaquetado avanzado para chiplets. Estas innovaciones permitirán una integración más eficiente de chiplets en sistemas complejos y de múltiples proveedores.

Expansión del Ecosistema: El ecosistema de chiplets está creciendo rápidamente, con compañías de EDA, fundiciones y empresas de Ensamblaje y Prueba de Semiconductores Subcontratados (OSAT) contribuyendo al avance de la tecnología de chiplets.

El Largo y Sinuoso Camino hacia la Ubicuidad de los Chiplets

Aunque el 2025 marca un hito significativo, la adopción de chiplets se desarrollará gradualmente a lo largo de la siguiente década. Varios factores impulsarán esta transición a largo plazo:

Inicialmente, veremos diseños homogéneos con bloques de IP (bloques de propiedad intelectual, que son unidades reutilizables de lógica o diseño de disposición de chips) del mismo proveedor. A medida que la tecnología madure, surgirán diseños verdaderamente heterogéneos.

Estos diseños heterogéneos combinarán componentes de múltiples proveedores y potencialmente diferentes procesos de fabricación – por ejemplo, mezclando chiplets de lógica de alto rendimiento con chiplets de memoria o chiplets analógicos/RF, cada uno optimizado para su función específica. Sin embargo, este nivel de integración aún está a años de distancia, probablemente se volverá prevalente en los años 2030.

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A medida que la producción de chiplets se intensifica, la industria debe superar desafíos únicos, especialmente en lo que respecta a las pruebas y aseguramiento de la calidad. El mayor volumen de obleas individuales requerirá un aumento en las cargas de trabajo de pruebas y nuevos enfoques para garantizar la funcionalidad antes del empaquetado final.

China está adoptando la tecnología de chiplets, en parte impulsada por las sanciones comerciales de EE. UU. sobre chips avanzados y equipos de fabricación de chips. Según MIT Technology Review, al conectar varios chips menos avanzados en uno solo, las empresas chinas podrían utilizar los chiplets para eludir las sanciones impuestas por el gobierno de EE. UU.

Impacto de los Chiplets en Varios Sectores

A medida que el enfoque modular para el diseño de semiconductores gana terreno, los efectos secundarios se sentirán mucho más allá de las plantas de fabricación de chips. Notablemente, se espera que los chiplets se conviertan en los bloques de construcción de la innovación en una variedad de sectores, incluyendo:

Automotriz: El cambio hacia vehículos eléctricos (EV) y sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) está creando demanda por soluciones de procesamiento más potentes y flexibles. Los chiplets ofrecen la potencia y adaptabilidad para satisfacer estos requisitos y se convertirán en el estándar para muchas aplicaciones automotrices en la década venidera.

Según una encuesta de McKinsey, el 48% de los ejecutivos de la industria esperan que los chiplets para aplicaciones automotrices surjan entre 2027 y 2030, mientras que el 38% predice su adopción entre 2030 y 2035. Este despliegue gradual refleja el enfoque cauteloso de la industria automotriz y el tiempo requerido para que las tecnologías de chiplets maduren.

Inteligencia Artificial y Centros de Datos: Los chiplets permitirán la creación de procesadores de IA más potentes y eficientes energéticamente al permitir la integración de núcleos especializados para diferentes tareas de IA, como inferencia y entrenamiento, en un único paquete. Impulsadas por el insaciable apetito actual por el poder de procesamiento de IA, compañías como NVIDIA están invirtiendo significativamente en chiplets.

Electrónica de Consumo: Los chiplets están habilitando mejoras de rendimiento en dispositivos de consumo. Por ejemplo, la CPU de escritorio Ryzen 7 5800X3D de AMD demuestra un aumento del 15% en el rendimiento de juegos. Más allá de los juegos, se espera que los chiplets revolucionen los smartphones, tabletas y dispositivos wearables al permitir a los fabricantes combinar componentes de primera clase para funciones específicas como procesamiento de IA, gráficos y gestión de energía.

Computación en el Borde (Edge Computing): Casos de uso específicos en la computación en el borde, como el IoT industrial y las aplicaciones de ciudades inteligentes, se beneficiarán enormemente de la flexibilidad y el rendimiento que ofrecen los diseños basados en chiplets. En aplicaciones de computación en el borde industrial, esto se traducirá en sistemas más responsivos y autónomos. 

Desafíos y Consideraciones

Aun con una perspectiva prometedora, la revolución de los chiplets enfrenta varios desafíos:

Estandarización: Aunque se ha avanzado en los estándares de chiplets como UCIe, se necesita trabajo adicional para permitir una integración sin problemas entre diferentes fabricantes de chiplets y tecnologías.

Pruebas y Aseguramiento de la Calidad: La naturaleza modular de los chiplets introduce nuevas complejidades en las pruebas y la fiabilidad del sistema en general, lo que pone a prueba las metodologías tradicionales de pruebas y aseguramiento de la calidad.

Falta de Talento y Recursos: El cambio hacia la tecnología de chiplets requiere una fuerza laboral capacitada y acceso a recursos críticos. A medida que crece la demanda de chiplets, podríamos ver escasez de ambos.

Mirando hacia un Futuro Modular

Aunque el 2025 no será el año en que los chiplets tomen el control, marcará el comienzo de una década transformadora para la industria de semiconductores. A medida que avancemos hacia los años 2030, los chiplets se convertirán en un enfoque dominante para el diseño de chips, ofreciendo nuevos niveles de flexibilidad, rendimiento y rentabilidad. Una transición exitosa dependerá de la colaboración dedicada a través del ecosistema de chiplets. También serán necesarias tecnologías avanzadas de empaquetado y nuevos enfoques para la estandarización y las pruebas. 

A medida que el ecosistema de chiplets madure, podemos contar con ver aplicaciones y soluciones innovadoras que empujen los límites de la fabricación de electrónicos. Al mirar hacia adelante, está claro que la revolución de los chiplets traerá consigo posibilidades completamente nuevas para el futuro de la tecnología de semiconductores.