
数十年来,半导体行业的竞争焦点始终局限于单个芯片。然而,随着人工智能(AI)浪潮的推进,行业正经历重大范式转移:芯片不再被视为孤立单元,而是更大系统的一部分。性能、成本和可靠性如今取决于封装、机柜乃至整个供应链的协同表现。
这一转变迫使原本位于设计后端的封装、互连、良率、采购和验证等环节前置,从项目伊始便塑造设计方案。高通技术公司产品管理与营销副总裁莱蒂齐亚·朱利亚诺(Letizia Giuliano)指出:“AI系统即新的‘芯片’。过去我们优化硅片,现在优化的是整个系统。”
在近期举行的行业活动中,多位专家就AI半导体趋势、光互连、先进封装及供应链策略展开讨论,以下是六大核心洞察:
1. 互连能力取代算力,成为AI基础设施新瓶颈
据朱利亚诺介绍,芯片、内存和机柜间的数据传输速度对AI性能的限制已超过原始算力。在每条通道200千兆比特(Gbps)的速度下,半数信号预算仅用于信号离开封装的过程。这推动光互连从机柜间链路延伸至机柜内部、刀片甚至封装本身,铜缆与光学器件并用的局面日益显著。
高通近期推出了高带宽计算(High Bandwidth Compute)方案,旨在优化每瓦特处理的Token数量。马维尔科技产品工程高级总监苏菲·王(Sophie Wang)强调,要在超大规模量产此类产品,工程团队必须尽早介入测试设计、制造和可靠性规划。
2. 先进封装从“事后考虑”跃升为系统架构核心
英特尔公司高级总监尼莎·阿南塔克拉什南(Nisha Ananthakrishnan)表示,AI系统的边界正从芯片转向封装。英特尔利用EMIB桥接技术连接芯粒(Chiplet),将封装规模扩展至超过10倍的形态因子。精电世纪(ASE)企业传播与行业合作高级总监帕特里夏·麦克劳德(Patricia MacLeod)指出,外包组装和测试提供商正演变为系统集成商,其VIPack平台支持从扇出型基板到共封装光学等多种技术。
全球Foundries技术与创新高级总监塔兹伦·卡马尔(Tazrien Kamal)补充称,许多AI依赖的电源管理芯片和电压调节器仍采用12至28纳米成熟制程,并非全部使用最前沿技术节点。
3. AI驱动良率学习,将速度转化为规模化优势
Stathera首席运营官普里蒂·普拉舍尔(Preeti Prasher)指出,量产中发现的70%至80%的问题本可在流片前被捕捉。通过AI分析特性化、仿真及在线制造数据,团队可在不良批次到达测试环节前启动新晶圆生产,自适应测试亦能有效缩短测试时间。
Lattice Semiconductor发布了首款AI设计助手Lattice Prompt,可将自然语言请求转换为FPGA设计并推荐最佳器件。Lattice项目管理高级总监伊利亚娜·陈(Iliana Chen)表示,机器人等市场需求使规模化成为该公司面临的最大挑战。
4. 物理AI是系统级挑战,非单纯芯片之争
Arm外部通信副总裁吉娜·隆戈里亚(Gina Longoria)解释,物理AI涵盖任何能在物理世界中感知、推理并行动的自主系统,远超人形机器人范畴。鉴于市场尚处起步阶段,没有任何一家公司能独自构建所需的架构、安全和标准。
微软固件工程合伙人拉克什米·拉马吉里(Lakshmi Ramagiri)指出,固件正成为整合GPU、CPU、网卡和Compute Express Link设备的纽带。安全机制需超越传统可信启动,实现运行时持续信任,Open Compute Project和DMTF等标准化组织值得关注。
5. 供应链压力加剧,战略采购成产品决策关键
Credo Technology Group全球规划与采购执行副总裁艾丽莎·王(Alisa Wang)强调,采购已超越价格谈判,深刻影响产品开发与风险管理。面对AI需求的快速巨变,供应商需被视为获取产品路线图的战略合作伙伴。
目前台积电最先进逻辑产能最为紧张,其次是封装、特种材料和关键设备。为此,Credo正在认证第二供应商并分散制造足迹。Stathera的普拉舍尔则强调了关键细分市场的双重采购策略,并利用供应商反馈共同开发低成本产品。
6. AI代理压缩设计周期,开发时间缩至六至九个月
Synopsys产品管理与市场首席专员Rimi Dasgupta和Siemens Digital Industries Software产品经理Vidya Neerkundar指出,AI正从生产力助手转变为电子设计自动化流程的内置部分。Dasgupta表示,Synopsys观察到寄存器传输级设计的验证闭合速度加速多达50倍,调试时间减少40%。
对负载优化定制硅片的需求,将开发周期从18个月缩短至六至九个月。Dasgupta强调,鉴于AI的概率性与芯片的确定性要求,Synopsys将其收购的Ansys多物理场求解器与AI结合,并与OpenAI合作开发专用模型。Neerkundar指出,随着芯片逼近光罩限制,多芯片设计将是下一个重大转变。