Liệu năm 2025 sẽ là Năm của Chiplet?

Khi chúng ta tiến gần đến năm 2025, ngành công nghiệp bán dẫn đang ở giai đoạn đầu của một sự chuyển mình lớn lao hướng tới công nghệ chiplet. Mặc dù năm 2025 sẽ không phải là năm mà chiplet chiếm lĩnh thị trường, nhưng đó sẽ là dấu mốc đánh dấu sự bắt đầu của một quá trình chuyển đổi kéo dài một thập kỷ, trong đó chiplet sẽ thay đổi diện mạo của thiết kế và sản xuất điện tử.

Quá trình tiến hóa này dựa trên các xu hướng mà chúng ta đã thảo luận trước đó trong năm nay trong Tại Sao Thiết Kế Điện Tử Tương Lai Có Thể Dựa Trên Chiplet. Khả năng mô-đun của chiplet mang lại nhiều lợi ích, bao gồm hiệu suất cải thiện, kinh tế và linh hoạt. Những lợi ích này ngày càng trở nên quan trọng khi ngành công nghiệp điện tử đối mặt với những hạn chế của thiết kế chip đơn khối truyền thống.

Tàu Chiplet Đã Sẵn Sàng Trên Bệ Phóng

Và đếm ngược cuối cùng đã bắt đầu. Thị trường chiplet đang sẵn sàng để trải qua sự tăng trưởng vụ nổ, được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng đối với tính toán hiệu năng cao trong các ngành công nghiệp. Ứng dụng cho AI, trung tâm dữ liệu, ô tô và điện tử tiêu dùng sẽ dẫn đầu. Ước tính từ Market.us Scoop cho thấy thị trường chiplet sẽ tăng từ 3 tỷ USD vào năm 2023 lên đến 107 tỷ USD vào năm 2033, với Tỷ lệ Tăng Trưởng Hàng Năm Hợp Nhất (CAGR) là 42% (xem Hình 1).

Dữ liệu được biểu đồ hóa ở trên thực tế là khá thận trọng so với các nhà dự báo khác. Ví dụ, theo KBV Research, thị trường chiplet toàn cầu dự kiến sẽ đạt 373 tỷ đô la vào năm 2030, với một CAGR là 76%. Markets and Markets dự án thị trường sẽ tăng lên 148 tỷ đô la vào năm 2028, với một CAGR đáng kinh ngạc là 87%, gấp hơn đôi so với những gì được thể hiện trong Hình 1.

2025: Một Năm Quan Trọng Đối Với Việc Áp Dụng Chiplet

2025 sẽ có khả năng đánh dấu một điểm ngoặt khi công nghệ chiplet chuyển từ một khái niệm hứa hẹn thành một thực tế thiết thực trong một số ngành công nghiệp. Sự hội tụ của một số yếu tố chính sẽ thúc đẩy việc áp dụng chiplet, tạo ra một cơn bão hoàn hảo của sự đổi mới và cơ hội.

Tiêu Chuẩn Trưởng Thành: Tiêu chuẩn Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe), được thiết lập bởi Intel và các nhà lãnh đạo ngành khác, dự kiến sẽ được áp dụng rộng rãi vào năm 2025. Tiêu chuẩn này sẽ tạo điều kiện cho sự tương thích và thúc đẩy tích hợp chiplet giữa các nhà sản xuất.

Part Insights Experience

Access critical supply chain intelligence as you design.

Learn More

Đầu Tư Tăng: Các công ty bán dẫn lớn đang phân bổ nguồn lực đáng kể cho nghiên cứu và phát triển chiplet, với một số thực hiện các khoản đầu tư hàng tỷ đô la. Các sáng kiến của chính phủ ở nhiều quốc gia cũng đang tài trợ cho các dự án chiplet, nhận ra tầm quan trọng chiến lược của chúng.

Công nghệ Đóng gói Tiên tiến: Các công ty như TSMC và Intel đang đạt được những bước tiến đáng kể trong công nghệ đóng gói tiên tiến cho chiplets. Những đổi mới này sẽ cho phép tích hợp chiplets vào các hệ thống phức tạp và đa nhà cung cấp một cách hiệu quả hơn.

Mở rộng Hệ sinh thái: Hệ sinh thái chiplet đang phát triển nhanh chóng, với các công ty EDA, nhà máy sản xuất, và các công ty Lắp ráp và Kiểm tra Bán dẫn Gia công (OSAT) đều đóng góp vào việc phát triển công nghệ chiplet.

Con đường Dài và Gập ghềnh đến Sự Phổ biến của Chiplet

Trong khi năm 2025 đánh dấu một cột mốc quan trọng, sự thống trị của chiplets sẽ dần dần được triển khai trong thập kỷ tiếp theo. Một số yếu tố sẽ thúc đẩy sự chuyển đổi dài hạn này:

Đầu tiên, chúng ta sẽ thấy các thiết kế đồng nhất với các khối IP (khối tài sản trí tuệ, là các đơn vị logic hoặc thiết kế bố cục chip có thể tái sử dụng) từ cùng một nhà cung cấp. Khi công nghệ trưởng thành, các thiết kế thực sự hỗn hợp sẽ xuất hiện.

Những thiết kế hỗn hợp này sẽ kết hợp các thành phần từ nhiều nhà cung cấp và có thể từ các quy trình sản xuất khác nhau - ví dụ, kết hợp chiplets logic hiệu suất cao với chiplets bộ nhớ hoặc chiplets analog/RF, mỗi loại được tối ưu hóa cho chức năng cụ thể của nó. Tuy nhiên, mức độ tích hợp này vẫn còn vài năm nữa mới trở nên phổ biến, có lẽ sẽ trở nên phổ biến vào những năm 2030.

Make cents of your BOM

Free supply chain insights delivered to your inbox

Learn More

Khi sản xuất chiplet được mở rộng, ngành công nghiệp phải vượt qua những thách thức độc đáo, đặc biệt là về kiểm tra và đảm bảo chất lượng. Số lượng lớn hơn của các vi mạch đơn lẻ sẽ yêu cầu tăng cường công việc kiểm tra và những phương pháp mới để đảm bảo chức năng trước khi đóng gói cuối cùng.

Trung Quốc đang chấp nhận công nghệ chiplet, một phần do lệnh trừng phạt thương mại của Mỹ đối với các chip tiên tiến và thiết bị sản xuất chip. Theo MIT Technology Review, bằng cách kết nối nhiều chip ít tiên tiến vào một, các công ty Trung Quốc có thể sử dụng chiplet để vượt qua các lệnh trừng phạt do chính phủ Mỹ áp đặt.

Ảnh hưởng của Chiplet đối với Các Ngành Khác Nhau

Khi cách tiếp cận mô-đun đối với thiết kế bán dẫn ngày càng được ưa chuộng, những tác động lan tỏa sẽ được cảm nhận rộng rãi hơn nhiều so với chỉ trong các nhà máy sản xuất chip. Đáng chú ý, chiplet sẽ trở thành những khối xây dựng của sự đổi mới trong một loạt các ngành, bao gồm:

Ô tô: Sự chuyển dịch về phía xe điện (EV) và hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) đang tạo ra nhu cầu về các giải pháp xử lý mạnh mẽ và linh hoạt hơn. Chiplet cung cấp sức mạnh và khả năng thích ứng để đáp ứng những yêu cầu này và sẽ trở thành tiêu chuẩn cho nhiều ứng dụng ô tô trong thập kỷ tới.

Theo một khảo sát của McKinsey, 48% các giám đốc điều hành trong ngành công nghiệp kỳ vọng chiplets cho ứng dụng ô tô sẽ xuất hiện giữa năm 2027 và 2030, trong khi 38% dự đoán việc áp dụng sẽ diễn ra giữa năm 2030 và 2035. Sự triển khai từ từ này phản ánh thái độ thận trọng của ngành công nghiệp ô tô và thời gian cần thiết để công nghệ chiplet trưởng thành.

Trí Tuệ Nhân Tạo và Trung Tâm Dữ Liệu: Chiplets sẽ cho phép tạo ra các bộ xử lý AI mạnh mẽ và tiết kiệm năng lượng hơn bằng cách cho phép tích hợp các lõi chuyên biệt cho các nhiệm vụ AI khác nhau, như suy luận và đào tạo, trên một gói duy nhất. Do nhu cầu không ngừng tăng cao đối với sức mạnh xử lý AI hiện nay, các công ty như NVIDIA đang đầu tư đáng kể vào chiplets.

Điện Tử Tiêu Dùng: Chiplets đang cho phép cải thiện hiệu suất trong các thiết bị tiêu dùng. Ví dụ, CPU desktop Ryzen 7 5800X3D của AMD cho thấy sự tăng cường hiệu suất chơi game lên 15%. Ngoài chơi game, chiplets được kỳ vọng sẽ làm cách mạng hóa điện thoại thông minh, máy tính bảng và thiết bị đeo bằng cách cho phép các nhà sản xuất kết hợp các thành phần hàng đầu cho các chức năng cụ thể như xử lý AI, đồ họa và quản lý năng lượng.

Tính toán tại Edge: Các trường hợp sử dụng cụ thể trong tính toán tại edge, như IoT công nghiệp và ứng dụng thành phố thông minh, sẽ được hưởng lợi lớn từ sự linh hoạt và hiệu suất mà thiết kế dựa trên chiplet mang lại. Trong các ứng dụng tính toán tại edge công nghiệp, điều này sẽ được chuyển đổi thành các hệ thống phản hồi nhanh hơn và tự động hóa cao hơn. 

Thách thức và Cân nhắc

Dù có triển vọng hứa hẹn, cuộc cách mạng chiplet đối mặt với nhiều thách thức:

Tiêu chuẩn hóa: Mặc dù đã có tiến triển với các tiêu chuẩn chiplet như UCIe, công việc bổ sung cần được thực hiện để cho phép tích hợp không gặp trở ngại giữa các nhà sản xuất chiplet và công nghệ khác nhau.

Kiểm tra và Đảm bảo Chất lượng: Bản chất mô-đun của chiplets giới thiệu những phức tạp mới trong việc kiểm tra và độ tin cậy tổng thể của hệ thống, gây áp lực lên các phương pháp kiểm tra và QA truyền thống.

Thiếu hụt Tài năng và Nguồn lực: Sự chuyển đổi sang công nghệ chiplet đòi hỏi một lực lượng lao động có kỹ năng và quyền truy cập vào các nguồn lực quan trọng. Khi nhu cầu về chiplet tăng, chúng ta có thể thấy sự thiếu hụt cả hai.

Hướng tới một Tương lai Mô-đun

Dù năm 2025 không phải là năm mà chiplet lên ngôi, nó sẽ đánh dấu sự khởi đầu của một thập kỷ biến đổi cho ngành công nghiệp bán dẫn. Khi chúng ta bước vào những năm 2030, chiplet sẽ trở thành phương pháp tiếp cận chủ đạo trong thiết kế chip, mang lại các cấp độ mới về linh hoạt, hiệu suất và hiệu quả chi phí. Sự chuyển đổi thành công sẽ phụ thuộc vào sự hợp tác chuyên cần trên toàn bộ hệ sinh thái chiplet. Công nghệ đóng gói tiên tiến và các phương pháp mới trong tiêu chuẩn hóa và kiểm tra cũng sẽ cần thiết. 

Khi hệ sinh thái chiplet trưởng thành, chúng ta có thể mong đợi thấy các ứng dụng và giải pháp sáng tạo đẩy giới hạn của việc sản xuất điện tử. Khi nhìn về phía trước, rõ ràng là cuộc cách mạng chiplet sẽ mang lại hoàn toàn những khả năng mới cho tương lai của công nghệ bán dẫn.