2025 Será o Ano do Chiplet?

À medida que nos aproximamos de 2025, a indústria de semicondutores está na fase inicial de uma mudança monumental em direção à tecnologia de chiplets. Embora 2025 não seja o ano em que os chiplets dominarão o mercado, marcará o início de uma transição de uma década que verá os chiplets mudar a face do design e da fabricação de eletrônicos.

Esta evolução se baseia nas tendências que discutimos anteriormente este ano em Por que os Futuros Designs Eletrônicos Podem Ser Baseados em Chiplets. As capacidades modulares dos chiplets oferecem muitas vantagens, abrangendo melhor desempenho, economia e flexibilidade. Essas vantagens estão se tornando cada vez mais importantes à medida que a indústria eletrônica enfrenta as limitações dos tradicionais designs de chips monolíticos.

O Foguete dos Chiplets está na Plataforma de Lançamento

E a contagem regressiva final começou. O mercado de chiplets está prestes a experimentar um crescimento explosivo, impulsionado pela crescente demanda por computação de alto desempenho em várias indústrias. Aplicações para IA, centros de dados, automotivo e eletrônicos de consumo liderarão a carga. Estimativas do Market.us Scoop projetam que o mercado de chiplets crescerá de US$ 3 bilhões em 2023 para atingir US$ 107 bilhões até 2033, crescendo a uma Taxa Anual Composta de Crescimento (CAGR) de 42% (veja a Figura 1).

Os dados grafados acima são na verdade bastante conservadores comparados a outros prognosticadores. Por exemplo, de acordo com a KBV Research, espera-se que o mercado global de chiplets atinja $373 bilhões até 2030, com um CAGR de 76%. Markets and Markets projeta que o mercado crescerá para $148 bilhões já em 2028, com um impressionante CAGR de 87%, mais do que o dobro do que é mostrado na Figura 1.

2025: Um Ano Importante para a Adoção de Chiplets

2025 provavelmente marcará um ponto de inflexão onde a tecnologia de chiplets transita de um conceito promissor para uma realidade prática em várias indústrias. A convergência de vários fatores-chave está pronta para acelerar a adoção de chiplets, criando uma tempestade perfeita de inovação e oportunidade.

Padrões em Maturação: O padrão Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe), estabelecido pela Intel e outros líderes da indústria, espera-se que ganhe maior adoção em 2025. Este padrão facilitará a interoperabilidade e acelerará a integração de chiplets entre fabricantes.

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Investimento Crescente: Grandes empresas de semicondutores estão alocando recursos significativos para pesquisa e desenvolvimento de chiplets, com algumas fazendo investimentos de vários bilhões de dólares. Iniciativas governamentais em numerosos países também estão financiando projetos de chiplets, reconhecendo sua importância estratégica.

Avanço das Tecnologias de Embalagem: Empresas como TSMC e Intel estão fazendo avanços significativos em tecnologias de embalagem avançada para chiplets. Essas inovações permitirão uma integração mais eficiente de chiplets em sistemas complexos e multi-fornecedores.

Expansão do Ecossistema: O ecossistema de chiplets está crescendo rapidamente, com empresas de EDA, fundições e empresas de Montagem e Teste de Semicondutores Terceirizados (OSAT) fazendo sua parte para avançar a tecnologia de chiplets.

O Longo e Sinuoso Caminho para a Ubiquidade dos Chiplets

Embora 2025 marque um marco significativo, a adoção de chiplets se desdobrará gradualmente ao longo da próxima década. Vários fatores impulsionarão essa transição de longo prazo:

Inicialmente, veremos designs homogêneos com blocos de IP (blocos de propriedade intelectual, que são unidades reutilizáveis de lógica ou design de layout de chip) do mesmo fornecedor. À medida que a tecnologia amadurece, designs verdadeiramente heterogêneos surgirão. 

Esses designs heterogêneos combinarão componentes de vários fornecedores e potencialmente diferentes processos de fabricação – por exemplo, misturando chiplets de lógica de alto desempenho com chiplets de memória ou chiplets analógicos/RF, cada um otimizado para sua função específica. No entanto, esse nível de integração ainda está a anos de distância, provavelmente se tornará prevalente na década de 2030.

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À medida que a produção de chiplets aumenta, a indústria deve superar desafios únicos, especialmente no que diz respeito a testes e garantia de qualidade. O maior volume de dies individuais exigirá um aumento nas cargas de trabalho de testes e novas abordagens para garantir a funcionalidade antes da embalagem final.

A China está adotando a tecnologia de chiplets, em parte impulsionada pelas sanções comerciais dos EUA sobre chips avançados e equipamentos de fabricação de chips. De acordo com a MIT Technology Review, ao conectar vários chips menos avançados em um só, as empresas chinesas poderiam usar chiplets para contornar as sanções impostas pelo governo dos EUA.

Impacto dos Chiplets em Vários Setores

À medida que a abordagem modular para o design de semicondutores ganha tração, os efeitos secundários serão sentidos muito além das fábricas de fabricação de chips. Notavelmente, os chiplets estão prestes a se tornar os blocos de construção da inovação em uma variedade de setores, incluindo:

Automotivo: A mudança para veículos elétricos (EVs) e sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS) está criando demanda por soluções de processamento mais poderosas e flexíveis. Chiplets oferecem a potência e adaptabilidade para atender a essas exigências e se tornarão o padrão para muitas aplicações automotivas na próxima década.

De acordo com uma pesquisa da McKinsey, 48% dos executivos da indústria esperam que os chiplets para aplicações automotivas surjam entre 2027 e 2030, enquanto 38% preveem adoção entre 2030 e 2035. Este lançamento gradual reflete a abordagem cautelosa da indústria automotiva e o tempo necessário para que as tecnologias de chiplets amadureçam.

Inteligência Artificial e Centros de Dados: Os chiplets permitirão a criação de processadores de IA mais potentes e eficientes em termos energéticos, permitindo a integração de núcleos especializados para diferentes tarefas de IA, como inferência e treinamento, em um único pacote. Impulsionadas pelo apetite insaciável de hoje por poder de processamento de IA, empresas como a NVIDIA estão investindo significativamente em chiplets.

Eletrônicos de Consumo: Os chiplets estão possibilitando melhorias de desempenho em dispositivos de consumo. Por exemplo, o CPU de desktop Ryzen 7 5800X3D da AMD demonstra um aumento de 15% no desempenho em jogos. Além dos jogos, espera-se que os chiplets revolucionem smartphones, tablets e dispositivos vestíveis, permitindo que os fabricantes combinem componentes de melhor classe para funções específicas como processamento de IA, gráficos e gerenciamento de energia.

Computação de Borda: Casos de uso específicos em computação de borda, como IoT industrial e aplicações de cidades inteligentes, se beneficiarão enormemente da flexibilidade e desempenho oferecidos por designs baseados em chiplets. Em aplicações de computação de borda industrial, isso se traduzirá em sistemas mais responsivos e autônomos. 

Desafios e Considerações

Mesmo com uma perspectiva promissora, a revolução dos chiplets enfrenta vários desafios:

Padronização: Embora progressos tenham sido feitos com padrões de chiplets como o UCIe, trabalho adicional é necessário para permitir a integração sem problemas entre diferentes fabricantes e tecnologias de chiplets.

Testes e Garantia de Qualidade: A natureza modular dos chiplets introduz novas complexidades nos testes e na confiabilidade geral do sistema, colocando uma pressão sobre as metodologias tradicionais de teste e QA.

Falta de Talentos e Recursos: A mudança para a tecnologia de chiplets requer uma força de trabalho qualificada e acesso a recursos críticos. À medida que a demanda por chiplets cresce, podemos ver escassez de ambos.

Olhando para o Futuro Modular

Embora 2025 não seja o ano em que os chiplets dominarão, marcará o início de uma década transformadora para a indústria de semicondutores. À medida que avançamos para a década de 2030, os chiplets se tornarão uma abordagem dominante no design de chips, oferecendo novos níveis de flexibilidade, desempenho e custo-benefício. Uma transição bem-sucedida dependerá da colaboração dedicada em todo o ecossistema de chiplets. Tecnologias avançadas de embalagem e novas abordagens para padronização e testes também serão necessárias. 

À medida que o ecossistema de chiplets amadurece, podemos contar com a aparição de aplicações e soluções inovadoras que empurram os limites da fabricação de eletrônicos. Olhando para o futuro, está claro que a revolução dos chiplets trará possibilidades inteiramente novas para o futuro da tecnologia de semicondutores.