Chiplet 市场 (2025 - 2033)

Chiplet 市场摘要

2024 年全球 Chiplet 市场规模预计为 90.6 亿美元，预计到 2033 年将达到 2,235.6 亿美元，2025 年至 2033 年复合年增长率为 43.7%。对人工智能和高性能计算 (HPC) 工作负载的需求不断增长，这需要可扩展的模块化处理架构。

单片系统芯片 (SoC) 的成本和复杂性正在鼓励人们转向基于分散小芯片的设计，以提高产量并缩短上市时间。此外，2.5D/3D 集成和先进封装技术的快速进步使异构集成变得更加可行且更具成本效益。该市场在边缘人工智能和物联网应用方面也拥有巨大潜力，其中能效和定制化至关重要。然而，高昂的设计和验证成本进一步成为制约因素，特别是对于研发预算有限的小型企业而言。

对 AI 和 HPC 工作负载的需求激增正在推动小芯片技术的重大进步以满足对可扩展、高效计算解决方案的需求。医疗保健、汽车和金融等行业越来越依赖人工智能进行数据处理，而 HPC 应用程序需要增强的计算能力来执行模拟和分析等任务。传统的单片芯片在有效满足这些需求方面面临着挑战，而模块化小芯片架构因其灵活性和成本效益而更具吸引力。例如，2025 年 3 月，Axelera AI 推出了 Titania，这是一款基于其数字内存计算 (D-IMC) 架构的可扩展人工智能推理芯片。在 DARE 项目高达 6620 万美元（6160 万欧元）的欧盟资金支持下，Titania 瞄准边缘到云 AI 和 HPC 应用，与欧洲处理器独立性和超大规模计算战略保持一致。

随着半导体节点的进步，设计、制造和验证大型单片 SoC 的费用不断增加一般来说，每个芯片的成本通常从数亿美元到超过 10 亿美元不等，特别是在 3nm 或 5nm 等尖端工艺节点上。这种增长是由对更多晶体管数量、先进封装和严格测试以确保高产量的需求推动的。相比之下，小芯片提供了一种模块化方法，将功能划分为更小、更易于制造的芯片，从而降低了风险和成本。这种模块化还通过隔离单个小芯片而不是整个 SoC 的缺陷来加快开发周期并提高产量，为复杂的半导体设计提供更具成本效益和可扩展的解决方案。

2.5D/3D 和先进封装技术的快速进步正在推动小芯片市场的显着增长。这些封装创新能够将多个异构芯片集成在一个封装内，与传统的单片芯片相比，提高了性能、能效和外形尺寸。技术硅中介层、硅通孔 (TSV) 和基板上晶圆芯片 (CoWoS) 等技术可实现高密度互连、减少信号延迟并改进热管理。

对可在更靠近数据源的位置运行的可扩展、低延迟和节能处理解决方案的需求日益增长，推动了向边缘人工智能和物联网设备的扩展。这一趋势是由汽车和工业自动化应用中智能设备、联网传感器和实时分析的快速采用推动的。为了满足这些需求，提供模块化和可定制集成的小芯片架构变得至关重要，从而提高边缘部署的性能并加快上市时间。例如，2025 年 1 月，DreamBig 宣布其 MARS Chiplet 平台取得进展，集成了 3D HBM 堆叠 Chiplet Hub 和网络 IO Chiplet。 DreamBig 与 Samsung Foundry 和 Silicon Box 合作，旨在提供高性能形成人工智能、数据中心和汽车解决方案，减少延迟并提高能源效率。这表明基于 Chiplet 的平台是下一代边缘人工智能和物联网创新的关键推动者。

高昂的设计和验证成本极大地限制了 Chiplet 市场，每个项目的总成本通常高达数百万美元。将多个芯片集成到一个紧密结合的系统中非常复杂，需要大量的工程资源、全面的测试和彻底的验证，以确保不同组件之间的兼容性和可靠性。这些巨额的前期费用增加了财务风险，特别是对于小公司和初创公司而言，限制了更广泛的采用。此外，尽管小芯片架构具有明显的技术优势，但高成本障碍阻碍了创新和市场扩张。

处理器类型洞察

CPU小芯片细分市场在2024年占据最大份额，为41.2%。基于小芯片的CPU设计与传统单片 SoC 相比，这些技术支持模块化开发，具有灵活性、缩短上市时间和成本优势。这些优势在人工智能和云计算时代尤其重要，快速迭代和定制是关键。对高性能计算的需求不断增长、异构集成的不断采用、数据中心架构的可扩展性提高以及对先进封装技术的投资不断增加等因素正在支撑该细分市场的增长。

在生成式人工智能工作负载需求激增、节能推理硬件部署增加、基于小芯片的异构集成的进步以及数据中心人工智能投资不断增加的推动下，人工智能/机器学习加速器细分市场预计将从 2025 年到 2033 年以最快的复合年增长率增长。基础设施。这种增长是由行业转向专用处理器推动的，这些处理器可以提供高吞吐量、更低的延迟和功耗，特别是基于 Transformer 的大型语言模型的盟友。

例如，2025 年 3 月，Ayar Labs 推出了世界上第一个适用于 AI 系统的符合 UCIe 的光学互连芯片。该解决方案通过其 TeraPHY 小芯片和 SuperNova 光源提供 8 Tbps 带宽，提高了 AI 扩展效率，降低了功耗，并使用光链路实现了跨供应商互操作性。这凸显了基于小芯片的 AI/ML 加速器在满足不断升级的性能和效率需求方面的关键作用，特别是当企业和超大规模企业希望在不影响功耗预算或互操作性的情况下扩展计算资源时。

封装技术见解

2.5D/3D 封装细分市场在 2024 年占据最大份额，其推动因素包括高带宽互连需求不断增长、异构集成采用不断增加、 AI 和 HPC 工作负载以及先进封装技术的快速进步等。这些封装方法允许密集的小芯片集成，并具有改进的信号完整性、热管理和模块化可扩展性，这使得它们对于下一代系统至关重要。例如，2025 年 3 月，Global Unichip Corp. (GUC) 宣布成功推出业界首款采用 CoWoS 封装、采用台积电 3nm 工艺的 32G UCIe 2.0 PHY 芯片。该解决方案针对人工智能和高性能计算，提供 10 Tbps/mm 的带宽密度，并包括适用于高速、基于小芯片的架构的高级可靠性功能。这些发展表明，2.5D 和 3D 封装如何成为现代基于小芯片的系统性能和效率提升的关键推动者，尤其是在计算密集型领域。

在电子产品日益小型化、异构集成需求不断增长、可穿戴设备和电子设备日益普及的推动下，系统级封装 (SiP) 领域预计在预测期内将以显着的复合年增长率增长。通用电气设备，以及提高电源效率的需求。 SiP 技术允许将多个集成电路和无源元件封装到单个模块中，从而减少电路板空间并实现紧凑的系统设计，非常适合消费、医疗和物联网应用。

最终用户行业洞察

数据中心和 HPC 领域在 2024 年占据最大份额，其推动因素包括人工智能工作负载复杂性不断上升、对模块化计算扩展的需求不断增长、越来越多地采用基于小芯片的处理器来提高散热效率和产量效率，以及对低延迟、高带宽互连的需求激增。随着计算密集型应用程序的激增，传统的单片 SoC 变得越来越不可行，使得小芯片架构在高密度数据中心环境中越来越有吸引力。根据《联邦公报》的数据，到 2023 年，美国将拥有约 5,000 个数据中心，预计到 2030 年每年将以 9% 左右的速度增长。持续扩张反映了对可扩展、节能基础设施的需求不断增长，以支持人工智能培训、HPC 模拟和实时分析。这些应用越来越多地受益于基于小芯片的设计。

电信和 IT 领域预计从 2025 年到 2033 年将实现显着的复合年增长率。随着电信网络的发展，云原生 RAN、实时视频处理和人工智能驱动的流量管理等延迟敏感型应用需要跨网络分布的敏捷计算和内存资源。该细分市场的增长主要归因于对高吞吐量、低延迟互连的需求不断增长、分解架构的采用不断增加、边缘计算基础设施的部署不断增加以及向 5G 和 6G 网络的持续迁移。这些趋势加速了对基于小芯片的解决方案的需求，这些解决方案可以优化带宽、功效和模块化可扩展性。

区域洞察

在强劲的区域半导体投资计划、对人工智能和高性能计算系统的需求不断增长、对小芯片标准化工作的参与不断增加以及先进封装基础设施的崛起的推动下，亚太地区小芯片市场到 2024 年将占全球份额的 40.5%。该地区各国政府正在积极支持当地制造生态系统，以满足人工智能、电动汽车和云计算等新兴行业的计算需求。这些趋势正在加速向基于小芯片的架构的转变，与传统的单片 SoC 相比，这种架构可提供更好的可扩展性、良率和能效。

例如，2024 年 8 月，OPENEDGES Technology 推出了符合 UCIe 标准的 OPENEDGES UCIe 控制器 (OUC) IP，为芯片组提供可靠的芯片间连接。小芯片系统和支持异构集成供应商。此前，2023 年 7 月，Silicon Box 在新加坡开设了一家耗资 14.8 亿美元的半导体封装工厂，专注于人工智能、电动汽车、数据中心和可穿戴设备的高密度小芯片集成。该设施利用专有的互连技术来最大限度地减少功耗并缩短产品开发周期。这些发展反映了亚太地区在小芯片封装能力和符合 UCIe 标准的 IP 创新方面的快速进步，巩固了其作为下一代半导体设计和集成的全球中心的地位。

中国小芯片市场在 2024 年占据了相当大的市场份额。在政府主导的半导体自给自足目标、小芯片研发投资不断增加、推动先进封装能力本地化以及对人工智能和数据中心处理器需求不断增长的推动下，该市场正在经历快速增长。由于该国面临持续的出口限制和供应链中断，chiplet这种方法正在为实现可扩展且经济高效的国内半导体创新而受到关注。

中国当局正在积极资助学术界和工业界的基础研究和小芯片集成能力，以加速该领域的国内创新。例如，2023 年 8 月，中国国家自然科学基金委员会启动了一项 640 万美元的研究计划，资助多达 30 个致力于小芯片集成的项目。该计划旨在提高本地设计能力，降低开发成本，并为下一代处理器技术提供具有竞争力的性能。

日本小芯片市场在 2024 年占据重要份额。该市场受到国内半导体计划稳步推进、强大的公私研发合作伙伴关系、对先进封装的日益重视以及开发下一代 2nm 级技术的战略推动的影响。日本政府和产业界的领导日本厂商正在加紧努力，通过投资面向未来的基于小芯片的平台来恢复芯片制造的全球竞争力。

作为这一国家战略的一部分，日本正在积极与全球技术领导者合作，加速小芯片封装的创新。例如，2024 年 6 月，Rapidus 和 IBM 扩大了合作，共同开发适用于 2nm 代半导体的小芯片封装技术。在日本 NEDO 的支持下，该计划将利用 IBM 的先进封装能力来扩大量产规模，并加强日本在全球 Chiplet 和半导体封装生态系统中的影响力。

欧洲 Chiplet 市场趋势

欧洲 Chiplet 行业被认为是 2024 年利润丰厚的地区。在人工智能基础设施投资不断增加、战略性公共融资计划、以及对小芯片-based 互连创新，并高度重视开放的、基于标准的半导体生态系统。随着欧洲国家寻求减少对外国芯片供应链的依赖，对先进封装和模块化架构的区域支持正在加速。

为了支持这些目标，各国政府正在直接投资下一代小芯片技术。例如，2024 年 10 月，Alphawave Semi 获得了英国高级研究+发明局 (ARIA) 的研究资助，作为消除人工智能系统网络瓶颈的 6300 万美元（5000 万英镑）计划的一部分。这笔资金主要用于推进基于小芯片的连接，以提高人工智能加速器集群的互连效率。这突显了欧洲的战略方向，即通过协调的公私研发工作，培育可扩展、高能效的小芯片基础设施，从而引领人工智能时代的半导体设计。

德国小芯片市场正在由i对国内半导体能力的投资不断增加，政府对先进封装研发的大力支持，对本地化人工智能计算基础设施的需求不断增长，以及参与泛欧处理器计划。德国在汽车、自动化和边缘人工智能领域的行业领先地位也创造了对基于小芯片的解决方案的需求，这些解决方案可提供模块化、效率和更快的上市时间。

在对人工智能基础设施开发的日益关注、增加对小芯片互连技术的研发投资以及与全球代工厂在下一代半导体封装方面的密切合作的支持下，英国的小芯片市场正在稳步发展。随着小芯片在人工智能和高性能计算应用中的采用加速，国内企业正在引领创新，提高数据传输速度、降低功耗并实现模块化系统扩展。例如，2024 年 7 月，Alphawave Semi 推出了业界首款 3nm UCIe Die-to-Die IP，采用台积电的 CoWoS 封装。该 IP 专为 AI、HPC 和超大规模应用而设计，提供 8 Tbps/mm 带宽密度和 24 Gbps D2D 速度，支持多种协议，并通过实时每通道运行状况监控提供增强的可靠性。

北美 Chiplet 市场趋势

北美 Chiplet 行业被认为是 2024 年利润丰厚的地区。北美 Chiplet 市场的推动力是日益增长的收入国防部门对安全半导体的投资、对开放小芯片生态系统的大力参与、对可定制计算解决方案不断增长的需求以及对先进封装节点的早期访问。该地区受益于主要半​​导体设计公司和代工联盟的存在，这些联盟正在通过协作开发模式加速模块化架构的采用。例如，2025 年 6 月，QuickLogic 加入英特尔代工 Chiplet 联盟，以加速基于 eFPGA 的安全芯片的开发适用于国防和商业市场的 Plet。此次合作让我们能够尽早获得英特尔的 18A 工艺和先进封装路线图，并支持使用 UCIe 互连的基于标准的多芯片解决方案，以实现灵活性和安全性。

在半导体研发投资不断增加、政府支持的创新计划以及对人工智能和量子计算基础设施兴趣增加的支持下，加拿大小芯片市场正在获得吸引力。

墨西哥的小芯片市场仍处于起步阶段，但由于该国作为全球经济大国的地位不断提升，该市场有望逐步扩张。电子制造的近岸中心。随着北美 OEM 寻求制造基地多元化，墨西哥毗邻美国以及不断发展的先进封装能力可能会为小芯片部署带来新的机遇。

美国Chiplet市场趋势

2024年美国chiplet行业占据主导地位。美国chiplet市场规模在联邦对半导体创新的持续投资、人工智能和高性能计算工作负载的增加、战略生态系统合作伙伴关系以及向模块化系统设计的不断转变的推动下，正在经历重大转型。美国在高性能计算基础设施和芯片研发方面继续处于领先地位，这使其成为国防、超大规模和商业领域采用小芯片的沃土。例如，2024 年 10 月，劳伦斯伯克利国家实验室和开放计算项目合作探索基于小芯片的高性能计算 (HPC) 架构。该计划通过推进模块化小芯片集成来提高未来系统的能源效率和处理能力，以解决超级计算性能停滞的问题。这些发展凸显了美国对 Chiplet 驱动创新的战略重点，以保持其在 HPC、人工智能基础设施和半导体技术方面的全球领先地位。

主要 Chiplet 公司 Insights

市场上的一些主要参与者包括 Advanced Micro Devices, Inc. (AMD)、英特尔公司、NVIDIA Corporation、Marvell Technology, Inc. 和 Broadcom Inc.。

• Advanced Micro Devices, Inc. (AMD) 成立于 1969 年，总部位于加利福尼亚州圣克拉拉，是一家专门从事基于小芯片的处理器和高性能计算解决方案的全球半导体公司。该公司因在商用 CPU 和 GPU 领域开创性多芯片架构而受到广泛认可，其中包括 EPYC（霄龙）服务器处理器和 Ryzen 桌面芯片。 AMD 的小芯片设计方法可提高数据中心、游戏和人工智能应用的可扩展性、每瓦性能和制造灵活性。

• 英特尔公司成立于 1968 年，总部位于加利福尼亚州山景城，是一家专门从事半导体制造和模块化小芯片集成的跨国科技公司。公司提供广泛的服务针对数据中心、边缘计算、人工智能和客户端设备进行优化的处理器、加速器和互连技术组合。英特尔一直处于开发开放标准（包括 UCIe）的前沿，并推进其 IDM 2.0 战略以支持下一代基于小芯片的系统。通过英特尔代工服务和 Chiplet 联盟等举措，英特尔正在推动封装、设计支持和跨供应商互操作性方面的创新。

最新进展

• 2025 年 1 月，YorChip 和 ChipCraft 推出了低成本、低功耗的 8 位 200Ms/s ADC 小芯片。该解决方案填补了小芯片市场的空白，为设计人员提供了高速 ADC，而无需标准 ASSP 的高成本或功耗要求，也无需定制 SoC 的复杂 IP 许可。

• 2024 年 10 月，伯克利实验室和开放计算项目宣布合作，共同推进基于小芯片的高性能计算 (HPC) 技术。该计划包括开放式 Chiplet 经济体验中心，旨在通过模块化 Chiplet 创新恢复 HPC 性能和能源效率的历史增长率。

• 2024 年 7 月，DreamBig Semiconductor 宣布完成由 Samsung Catalyst Fund 共同领投的 7500 万美元融资，以加速其 MARS Chiplet 平台和 Chiplet Hub 的商业化。该平台支持可扩展的人工智能、数据中心和自动化tomotive 解决方案，将先进的 3D HBM 堆栈纳入生成式 AI 等带宽密集型应用。

• 2024 年 6 月，Achronix 和 Primemas 合作，将 Achronix 的 Speedcore eFPGA IP 集成到 Primemas 的 SoC Hublet 平台中。这种基于小芯片的解决方案为人工智能、数据中心和云应用提供了可编程、可扩展和经济高效的性能，通过先进的嵌入式 FPGA 功能增强了灵活性并加快了上市时间。

• 2024 年 6 月，SEMIFIVE 与 OPENEDGES Technology 签署了谅解备忘录，共同开发集成 OPENEDGES LPDDR6 内存子系统的小芯片平台。该合作伙伴关系以高性能计算 (HPC) 为目标，利用 SEMIFIVE 的 SoC 设计专业知识和 4nm 工艺优化来增强内存性能、降低设计成本并加快上市时间。

• 2024 年 6 月，Rapidus 和 IBM 扩大了合作伙伴关系，共同开发小芯片封装2nm 代半导体技术。在日本 NEDO 计划的支持下，此次合作旨在通过 IBM 北美工厂的联合研发建立高性能小芯片封装工艺，从而增强日本在全球半导体供应链中的地位。

• 2023 年 7 月，Marvell 加入了 Imec 的汽车小芯片计划，为自动驾驶汽车开发可扩展计算 SoC。此次合作的重点是通过集成高性能处理和传感器融合功能的多芯片模块实现超人类传感，这对于下一代汽车安全、性能和可靠性至关重要。

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