随着半导体工艺演进至5纳米、3纳米节点，摩尔定律的推进速度明显放缓，先进制程的研发成本与技术复杂性陡增。在芯片功耗、数据传输带宽以及制造良率等多重因素制约下，传统单芯片发展面临“功耗墙”“存储墙”和“面积墙”等瓶颈，性能提升遭遇显著挑战。
在此背景下，芯粒（Chiplet）技术提供了一条新的发展路径。该技术无需依赖制程的进一步微缩，而是先将来自不同厂商、采用不同工艺节点的裸片，通过芯粒间互连技术封装为独立的芯粒单元，再借助先进封装工艺将这些芯粒集成为一颗完整的系统级芯片。这一路径实现了硬件级IP的高效复用。
基于芯粒的先进封装方案，能够以更低的功耗、更高的带宽、更具成本效益的方式，实现灵活的系统集成与异构计算，为突破算力瓶颈、打造高性能芯片产品提供了关键支撑。
芯粒（Chiplet）技术的核心理念在于“分解与重构”。它突破了传统片上系统（SoC）将所有功能模块集成于单一晶圆上的设计范式，转而采用模块化思想，将复杂的大型单芯片按其功能单元（如CPU、GPU、I/O、高速SerDes等）分解为多个小型化、标准化、可复用的独立裸芯片。这些裸芯片在制造后可被视为独立的“芯粒”，最终通过高密度、高带宽的先进封装技术（如2.5D/3D封装）重新集成在一个封装体内，形成一个等效的、甚至性能更强的“系统级芯片”。
这一理念的兴起，其根本驱动力在于应对后摩尔时代半导体产业面临的多重挑战。随着工艺节点逼近物理极限，单一芯片的性能提升不再遵循传统的“等比例微缩”规律，先进制程的研发成本与制造复杂度呈指数级增长。芯粒技术通过异构集成 提供了破局之道：它允许系统设计者像“搭积木”一样，灵活地混合搭配采用不同工艺节点（如用5nm做计算核心，用28nm做模拟I/O）、甚至不同半导体材料（如硅、碳化硅、氮化镓）优化制造的芯粒。这不仅大幅提升了设计灵活性和系统性能，更能将不同功能模块置于其最具性价比的工艺上制造，从而显著降低整体系统成本、提高制造良率，是延续算力增长、实现“超越摩尔”发展的关键技术路径。
先进封装技术是Chiplet技术发展的物理基础，尤其在芯片规模扩大、架构日趋复杂的情况下。为了高效集成多颗芯片，必须依赖2.5D和3D等先进封装技术，这些技术目前主要由台积电、英特尔和日月光等巨头主导。为明确支持Chiplet的底层封装方案，现梳理如下：
1.CoWoS
CoWoS是台积电主导的2.5D封装技术。其工艺先将多颗芯粒（如计算芯粒、HBM等）通过Chip-on-Wafer制程连接到硅中介层上，再与封装基板键合。相比传统2D SiP，该技术通过在基板与芯片间插入带硅通孔（TSV）的硅中介层，解决了基板布线密度不足的问题，实现了高密度互连，并带来更低的延迟、更高的带宽和更少的引脚。
其局限性在于，硅中介层受光罩尺寸限制（通常为2倍光罩尺寸），可支持的封装面积有限。中介层的引入也增加了工艺复杂度与成本，并对整体良率带来挑战。
2. EMIB
EMIB是英特尔主导的2.5D封装技术。它将内嵌高密度布线层的微型硅桥接芯片，直接嵌入到封装基板中，实现芯粒间的高效互连。相较于CoWoS，EMIB无需使用完整的硅中介层和TSV，因此不受中介层尺寸限制，可支持更大的封装面积，设计更灵活，成本更低，且通常能获得更高的制造良率。
其局限在于，该技术需将桥接芯片精确嵌入基板，对封装工艺的精度和复杂度要求极高，技术门槛较高。
3.3D 封装技术
3D封装技术通过芯粒的垂直堆叠与高密度互连实现3DIC，能在三维空间内大幅提升系统性能与算力密度。该技术门槛极高，目前仅英特尔与台积电等少数厂商实现商用。
采用有源中介层的3D封装是主流方案之一，它将采用先进工艺的计算芯片堆叠在基于成熟工艺制造的基底芯片上，两者通过硅通孔（TSV）互连，且计算芯片间的通信可通过基底芯片中的互连层实现。这一架构使设计人员能够将不同技术节点、不同功能的模块（如各类计算单元、存储芯片及I/O配置）灵活集成，实现产品的高度模块化分解与组合。
从技术落地来看，英特尔的Lakefield处理器采用了其3D Foveros封装技术；台积电的3D SoIC技术已按计划量产；三星的3D封装也已应用于其7nm EUV芯片。以Lakefield为例，其将10nm工艺的高性能计算芯片堆叠在22nm工艺的基底芯片上，集成了CPU、GPU、内存控制器及多种I/O单元，最终封装尺寸仅为12mm×12mm×1mm，待机功耗低至2mW，是一款面向移动计算的高集成度处理器。
需要指出，先进封装并非越新越好。若其成本过高，甚至超过晶圆制造成本，将难以大规模应用。因此，提升良率、降低成本是当前封装产业（尤其是国内厂商）的首要任务。为此，台积电已将其2.5D与3D先进封装技术整合为统一的“3DFabric”平台，以提供更系统、灵活的集成解决方案。
我国先进封装技术虽然发展迅速，但在产业链协同、核心装备自主可控及高端人才储备等方面仍面临严峻挑战，具体问题如下：
1. 产业链协同机制缺失，系统设计能力不足
本土封装厂在Chiplet大芯片的架构设计认知上存在明显短板，难以作为牵头方引领产业链升级。目前，国内“设计-制造-封装”的深度融合机制尚未完全建立，封装环节往往被视为单纯的代工，缺乏与前端设计环节的协同创新。这导致封装厂在承接复杂Chiplet系统时，对芯片布局、热管理、信号完整性等系统级设计缺乏深度参与，难以提供最优的封装解决方案。
2. 关键装备及材料依赖进口，供应链风险高
支撑我国封装产业链发展的整体基础技术水平不高，先进封测技术所需的关键封装、测试设备和材料主要依赖进口，难以满足市场需求。具体表现为：
3. 核心技术存在代差，前沿工艺攻关滞后
与国际巨头相比，我国在超高密度互联、晶圆级3D堆叠、TSV硅通孔等前沿核心技术及量产工艺上仍存在明显代差。传统封装产能占比依然较高，前沿技术的产业化应用和良率控制能力有待提升，难以满足AI、HPC等高端芯片对先进封装的高要求。
4. 高端复合型人才短缺，研发力量薄弱
先进封装技术涉及材料科学、电子工程、热力学等多学科交叉，对人才要求极高。目前国内跨学科、具备产业化经验的研发和工程人员供给严重不足，高端复合型人才短缺成为制约技术突破和产业升级的重要因素。
成立产业联盟：由政府牵头，联合芯片设计、制造、封测、材料及设备企业，建立跨领域Chiplet产业联盟，促进技术路线协同、资源共享与生态共建。
强化政策支持：通过“前资助+后补助”等模式，为重点研发、流片验证及首批次应用提供专项资金、税收优惠与采购扶持，降低企业创新风险。
加速技术攻关与标准化：集中力量突破高密度互连、先进基板、堆叠键合等关键工艺；同时积极参与并主导互连接口（如UCIe）、设计规范等国际国内标准制定，推动技术互联互通。
推动关键材料与设备自主：设立专项扶持国产半导体材料、封装设备研发，鼓励产业链上下游验证试用，逐步突破对进口高端材料与装备的依赖。
加强跨领域人才培养：在高校增设相关交叉学科，与企业共建实训基地，培养兼具芯片设计、封装工艺与系统集成能力的复合型人才。
打造示范应用与开放平台：选取重点领域（如高性能计算、自动驾驶）开展Chiplet先进封装先导示范；支持建设公共技术服务与验证平台，降低中小设计企业使用门槛。
深化国际合作与开放创新：在自主可控基础上，积极参与全球产业协作，通过技术交流、专利交叉许可等方式融入国际生态，提升产业竞争力。
