AI大算力時(shí)代群雄逐鹿 國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)多路進(jìn)擊加速突破

AI算力成為重塑芯片產(chǎn)業(yè)的原點(diǎn)。

近年來(lái)，由于摩爾定律放緩、單芯片性能難以滿足算力爆發(fā)式需求，全球產(chǎn)業(yè)界已演化出先進(jìn)封裝與超節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)集成兩條突圍路徑。在此背景下，包括EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）、先進(jìn)封裝、半導(dǎo)體設(shè)備和高速互連技術(shù)等國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)正加快在AI算力領(lǐng)域布局。

談及國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，芯謀研究企業(yè)部總監(jiān)王笑龍向證券時(shí)報(bào)記者表示，隨著我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主可控戰(zhàn)略深入推進(jìn)，雖然工藝制程一定程度受限，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈仍能通過(guò)“適度制程+先進(jìn)封裝+系統(tǒng)和生態(tài)優(yōu)化”走出一條中國(guó)特色半導(dǎo)體發(fā)展路徑，這有望降低我國(guó)在新一輪AI和先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中面臨的結(jié)構(gòu)性劣勢(shì)和系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。

EDA競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級(jí)集成

作為芯片產(chǎn)業(yè)最上游，EDA從業(yè)者對(duì)AI重構(gòu)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)感觸頗深。

“從多芯粒到超節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)級(jí)復(fù)雜性前所未有。在AI硬件領(lǐng)域，客戶面臨的不再是單一的芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而是Chiplet先進(jìn)封裝、異構(gòu)集成、高帶寬存儲(chǔ)、超高速互連、高效電源網(wǎng)絡(luò)及AI數(shù)據(jù)中心架構(gòu)帶來(lái)的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。這包含了因?yàn)樯�熱考慮不周，導(dǎo)致整機(jī)過(guò)熱翹曲；電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致封裝連接處在高負(fù)載下熔斷；缺乏系統(tǒng)級(jí)信號(hào)管理的視角，導(dǎo)致數(shù)千萬(wàn)美元的流片在組裝后無(wú)法點(diǎn)亮等�！毙竞桶雽�(dǎo)體創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)凌峰日前在一場(chǎng)發(fā)布會(huì)上稱。

凌峰指出，要解決上述問(wèn)題，EDA廠商需要樹(shù)立“系統(tǒng)級(jí)集成與協(xié)同（STCO）”理念，在計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、供電、冷卻及系統(tǒng)構(gòu)架中實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)。

全球EDA三巨頭已用真金白銀并購(gòu)驗(yàn)證行業(yè)趨勢(shì)。2025年，新思科技350億美元收購(gòu)全球第一大仿真EDA公司Ansys，補(bǔ)齊多物理場(chǎng)仿真能力，強(qiáng)化了從芯片到系統(tǒng)的全鏈路分析能力。

國(guó)內(nèi)AI芯片廠商亦在生態(tài)層面積極布局和投入。沐曦股份高級(jí)副總裁、首席產(chǎn)品官孫國(guó)梁近日在SEMICON論壇上介紹，沐曦構(gòu)建了統(tǒng)一自研架構(gòu)下的完整GPU產(chǎn)品矩陣，覆蓋AI訓(xùn)練、推理、圖形渲染、科學(xué)智能等場(chǎng)景，配套的自研軟件棧全面兼容主流生態(tài)，并積極推動(dòng)開(kāi)源生態(tài)建設(shè)。

在王笑龍看來(lái)，良好的軟件生態(tài)對(duì)硬件的利用效率提升至關(guān)重要，這會(huì)加速國(guó)產(chǎn)AI芯片從“替代可用”向“自主好用”的進(jìn)程。例如，DeepSeek、千問(wèn)等國(guó)產(chǎn)大模型出圈背后，是國(guó)產(chǎn)AI芯片在利用效率上做了很大提升。

混合鍵合成提升算力核心技術(shù)

在硬件層面，AI大算力時(shí)代，當(dāng)單芯片面臨功耗、面積、良率三大瓶頸時(shí)，先進(jìn)封裝已成為新的“摩爾定律”載體。以臺(tái)積電的CoWoS為例，每一代都集成更多GPU、更大HBM（高帶寬內(nèi)存）、更強(qiáng)互連。目前，包括英偉達(dá)、AMD在內(nèi)的AI芯片巨頭，均已通過(guò)先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)AI芯片算力的跨等級(jí)提升。

在今年SEMICON論壇上，武漢新芯集成電路股份有限公司代工業(yè)務(wù)處市場(chǎng)總監(jiān)郭曉超談及產(chǎn)業(yè)最新趨勢(shì)。他指出，先進(jìn)封裝市場(chǎng)特別是2.5D/3D領(lǐng)域正快速擴(kuò)張，行業(yè)主流方案已從CoWoS-S向CoWoS-L、SoW及3.5D XDSiP演進(jìn)，集成規(guī)模不斷擴(kuò)大，混合鍵合是實(shí)現(xiàn)高密度互連的關(guān)鍵，也是提升算力的核心技術(shù)，其中不僅需要工藝突破，更需要設(shè)計(jì)方法論、材料、設(shè)備共同合作。

在國(guó)產(chǎn)設(shè)備層面，北方華創(chuàng)近日發(fā)布12英寸芯片對(duì)晶圓（D2W）混合鍵合設(shè)備。據(jù)悉，該設(shè)備聚焦SoC、HBM、Chiplet等3D集成全領(lǐng)域應(yīng)用對(duì)芯片互連的極限要求，突破微米級(jí)超薄芯片無(wú)損拾取、納米級(jí)超高精度對(duì)準(zhǔn)和無(wú)空洞高質(zhì)量穩(wěn)定鍵合等關(guān)鍵工藝挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)了芯片納米級(jí)對(duì)準(zhǔn)精度與高速鍵合產(chǎn)能的更優(yōu)平衡，成為國(guó)內(nèi)率先完成D2W混合鍵合設(shè)備客戶端工藝驗(yàn)證的廠商。

拓荊科技亦在SEMICON論壇上推出3D IC系列，涵蓋熔融鍵合、激光剝離等多款新產(chǎn)品，重點(diǎn)聚焦Chiplet異構(gòu)集成、三維堆疊及HBM相關(guān)應(yīng)用。

近年來(lái)，混合鍵合設(shè)備已成為半導(dǎo)體裝備中增速最快的細(xì)分領(lǐng)域。市場(chǎng)咨詢公司Yole預(yù)測(cè)，至2030年，其全球市場(chǎng)規(guī)模將突破17億美元，其中D2W混合鍵合設(shè)備的年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)高達(dá)21%。

不過(guò)，大型半導(dǎo)體設(shè)備廠相關(guān)負(fù)責(zé)人也指出，混合鍵合設(shè)備市場(chǎng)增速迅猛，但也面臨對(duì)準(zhǔn)精度、潔凈環(huán)境、翹曲包容等挑戰(zhàn)。同時(shí)，混合鍵合不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)界面材料的選擇存在差異，SiCN（非晶態(tài)材料）等介電材料與銅的組合各有優(yōu)劣，表面形貌、顆�？刂婆c晶圓翹曲直接影響鍵合良率。三維集成依賴于產(chǎn)業(yè)界的通力合作。

超節(jié)點(diǎn)技術(shù)體系白皮書(shū)發(fā)布

AI算力擴(kuò)容的另一條突圍路徑是超節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)集成，通過(guò)高速互連技術(shù)，將計(jì)算單元從單節(jié)點(diǎn)、機(jī)柜級(jí)超節(jié)點(diǎn)（上百AI芯片）擴(kuò)展至集群級(jí)超節(jié)點(diǎn)（千萬(wàn)AI芯片）。超節(jié)點(diǎn)與先進(jìn)封裝的結(jié)合，誕生由大量AI芯片、HBM、高速互連網(wǎng)絡(luò)和液冷散熱系統(tǒng)構(gòu)成的“超級(jí)計(jì)算機(jī)”。

國(guó)內(nèi)大廠在超節(jié)點(diǎn)領(lǐng)域亦有創(chuàng)新和落地。3月26日，中科曙光在中關(guān)村論壇年會(huì)上推出世界首個(gè)無(wú)線纜箱式超節(jié)點(diǎn)scaleX40。據(jù)介紹，傳統(tǒng)超節(jié)點(diǎn)依賴光纖、銅纜互連，普遍存在部署周期長(zhǎng)、運(yùn)維復(fù)雜度高、故障點(diǎn)多等痛點(diǎn)。scaleX40采用正交無(wú)線纜一級(jí)互連架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算節(jié)點(diǎn)與交換節(jié)點(diǎn)直接對(duì)插，從根源上消除線纜帶來(lái)的性能損耗與運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)。

scaleX40單節(jié)點(diǎn)集成40張GPU，總算力超過(guò)28PFlops，HBM總顯存超過(guò)5TB，訪存總帶寬超過(guò)80TB/s，形成高密度算力單元，滿足萬(wàn)億參數(shù)大模型的訓(xùn)練與推理需求。

中科曙光高級(jí)副總裁李斌表示，scaleX40的意義不止于性能提升，更在于重構(gòu)算力交付邏輯，推動(dòng)算力從“工程化建設(shè)”走向“產(chǎn)品化供給”，大幅降低高端算力的使用門檻與落地成本。

在產(chǎn)業(yè)層面，3月29日，由上海人工智能實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合奇異摩爾、沐曦、階躍星辰等AI產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共同完成的《超節(jié)點(diǎn)技術(shù)體系白皮書(shū)》（下稱“白皮書(shū)”）正式發(fā)布，該白皮書(shū)旨在為超節(jié)點(diǎn)的規(guī)模化落地，解決異構(gòu)協(xié)同難、跨域調(diào)度效率低、工程化部署復(fù)雜等核心痛點(diǎn)，從產(chǎn)業(yè)實(shí)踐側(cè)提供理論指導(dǎo)。

奇異摩爾認(rèn)為，未來(lái)超節(jié)點(diǎn)的價(jià)值，將更多體現(xiàn)在能否把計(jì)算、存儲(chǔ)、互聯(lián)、調(diào)度和運(yùn)行時(shí)資源組織成統(tǒng)一協(xié)同的系統(tǒng)單元，并在更大規(guī)模下維持高帶寬、低時(shí)延、高利用率和可持續(xù)擴(kuò)展能力。超節(jié)點(diǎn)不再只是“更多加速芯片的組合”，而是決定系統(tǒng)能否在大規(guī)模條件下保持有效協(xié)同的新型架構(gòu)單元。