算力竞争进入系统级:封装与互连正在重塑通信芯片价值链(算力基建需求已初步得到印证) szthrk.cn

AI算力竞赛正在把高端芯片产业的竞争重心,从单一制程节点推向系统级集成。日前在中國光谷举行的ACCON 2026高端芯片产业创新发展大会上,来自芯片设计、制造、封装测试及产业链配套的企业和专家释放出一个清晰信号:当GPU与高带宽存储器(HBM)的集成、数据中心供电、光互连、下一代通信特色工艺同时进入技术演进的关键期,芯片产业的竞争已不再只是“谁的制程更先进”,而是“谁能把计算、存储、供电和连接更高效地组织成一个系统”。对通信产业链而言,这意味着价值传导正在从单颗芯片向先进封装、光互连、射频前端、材料设备及工业软件等更细分的环节延伸。

一、从单芯片性能到系统级竞争,封装成为算力基础设施的关键变量

过去外界讨论AI芯片,焦点多集中在GPU算力、制程和架构。但随着算力系统规模扩大,计算芯片与存储器之间的数据交换、芯片供电、计算节点之间的通信,正在成为决定系统性能、能耗和部署成本的重要环节。换句话说,AI数据中心的瓶颈不再只存在于计算核心内部,也存在于芯片与芯片、芯片与模块、节点与节点之间的连接之中。

中国科学院院士、武汉大学教授刘胜在大会期间表示,芯粒(Chiplet)技术与异构集成是高端芯片发展的重要方向。通过先进封装,将不同功能、不同制程的芯片集成在一起,可以在一定程度上缓解先进制程受限带来的挑战。这一判断的产业含义在于,先进封装不再只是传统意义上的“后道工序”,而正在成为系统性能设计的一部分。封装企业需要更早介入芯片架构、供电方案、互连工艺和可靠性设计,参与价值分配的方式也随之改变。

这一趋势对通信产业链的传导首先体现在数据中心设备侧。AI集群对高速互连、低功耗和供电效率的要求同步提高,交换芯片、光模块、电源管理器件和封装基板之间的协同程度随之上升。通信设备商和云数据中心运营方在选择方案时,不只看单器件指标,而更关注系统级能效、散热、可靠性和长期维护成本。封装与互连因此从“配套环节”上升为影响系统竞争力的基础能力。

二、供电与光互连:数据中心芯片的边界正在被重新定义

在高性能计算场景中,封装技术的要求正在向供电环节延伸。通富微电副总裁李海荣介绍,公司自2017年起研发电源管理相关封装技术,业务覆盖不同层级的电源模块及芯片。随着高性能计算对供电效率提出更高要求,垂直供电等方案成为企业关注方向。其背后的逻辑是,AI芯片功耗持续上升,传统供电路径带来的损耗、占板面积和散热压力越来越难以忽视,供电架构需要更靠近芯片、更高密度地完成能量转换。

数据传输环节的变化同样明显。随着数据中心互连带宽不断提高,光学器件与计算芯片之间如何更紧密地集成,成为产业界持续讨论的方向。除传统可插拔光模块外,近封装光学(NPO)和光电共封装(CPO)等技术正在发展。李海荣认为,未来不同光互连方案可能依据成本结构和应用场景形成各自市场,但商业化进度并不相同,部分技术仍需解决散热、可靠性等问题。

这段判断对通信行业尤其重要。过去十余年,可插拔光模块凭借标准化、可维护性和产业链成熟度,成为数据中心互连的主流形态。面向更高速率,光模块本身仍在演进,但CPO/NPO试图把光引擎进一步靠近交换芯片或计算芯片,以缩短电信号路径、降低功耗。这并不意味着可插拔方案会迅速退出,而是意味着光互连的价值分配可能从单一模块环节,扩展到封装、硅光、光电耦合、散热和系统维护等多个环节。对光通信企业而言,竞争维度将从“模块速率”转向“光电协同设计能力”;对设备商和运营商而言,则需要在新方案的成本、可靠性和运维体系之间重新平衡。

三、混合键合与Chiplet:互连密度决定系统集成上限

芯片之间更紧密的集成,还对具体互连工艺提出更高要求。华进半导体相关负责人戴风伟介绍,随着芯片互连间距不断缩小,传统微凸点技术在更精细的键合环节面临限制,混合键合通过铜—铜互连等方式,进一步缩短芯片之间的连接距离,提高互连密度。该技术涉及表面处理、芯片切割、键合及后续封装等多个环节,尤其在芯片到晶圆(Die-to-Wafer)的混合键合过程中,专业封装企业能够承担更多工艺工作。

这一变化的产业意义在于,先进封装的技术门槛正在从“封装形式”转向“工艺控制”。早期晶圆到晶圆的键合更多依赖晶圆制造企业的工艺优势,而随着芯片到晶圆混合键合发展,芯片切割、颗粒污染控制及后续封装的重要性增加,专业封测企业获得了更多参与空间。与此同时,技术变化也在向材料、晶圆制造和封装等环节传导,带动设备、材料和工艺仿真等配套需求。

但需要看到,技术先进性并不自动等于商业采纳。戴风伟强调,对下游客户而言,采用哪一种先进封装技术并不是最终目的,封装后的产品性能、工艺稳定性、可靠性以及成本,才是选择技术方案时更重要的考量。这一判断同样适用于通信芯片。无论是数据中心交换芯片、光通信器件还是基站射频前端,最终决定方案落地的是系统级性价比和供应链稳定性,而非单一工艺指标。因此,封装与互连技术的演进会带来价值增量,但其节奏将受到成本、良率和应用场景成熟度的约束。

四、面向6G提前布局:射频前端的SOI工艺与集成化路径

AI算力之外,下一代通信正在对上游芯片制造提出新的要求。大会上,武汉新芯副总经理、技术研发中心负责人周俊围绕SOI技术在通信和智算领域的应用,介绍了面向6G的技术布局。按他的介绍,6G带来的变化不只是通信速率提高,未来移动通信还将向空天地海一体化网络发展,并推动通信、感知、计算及智能技术融合。通信应用的变化意味着终端需要支持更多频段,高、中、低频仍将承担不同功能,更复杂的频段组合会对终端射频器件提出更高要求。

对芯片企业而言,这些需求最终会落到射频开关、低噪声放大器、滤波器等具体器件上。除了性能,器件尺寸和功耗同样关键。随着手机支持频段增加,需要集成的射频器件越来越多,但终端内部空间有限,芯片占用面积过大会挤压电池等其他部件空间。更高集成度、更小尺寸和更低功耗的射频器件,因此成为下一代通信芯片的重要研究方向。SOI(绝缘体上硅)是通信芯片使用的重要制造技术之一,RF-SOI已应用于射频开关等器件,并随终端通信需求持续演进。

武汉新芯从2021年开始布局相关SOI工艺,经过多代技术迭代,已积累面向现有通信应用的制造能力,并继续研究适应更高频率需求的技术方案。今年8月,武汉新芯发布面向未来十年的“芯光计划”,提出重点发展三维集成、光电融合及SOI等方向。公司已建成12英寸RF-SOI及硅光量产平台,相关技术应用涉及无线通信、光通信和高性能计算等领域。不过,现有工艺平台具备量产能力,并不意味着面向6G的新产品已经形成规模订单。相比现有通信市场,6G相关技术仍处于发展阶段,具体应用及商业化进度尚待明确。

这正是通信产业链价值传导的一个典型特征:6G方向具备长期战略价值,但短期收入兑现仍取决于标准节奏、终端形态和网络部署。对射频前端、滤波器、开关和终端集成企业而言,提前布局SOI等特色工艺有助于占据技术窗口,但需要避免将长期趋势简单线性外推为短期订单。

五、价值传导并非均匀发生:通信产业链的受益环节与约束条件

从此次大会释放的信息看,AI算力与下一代通信正在共同推动高端芯片产业的需求向更多细分环节延伸。对通信产业链而言,价值传导大致呈现三个层次。

短期确定性较强的是数据中心高速互连、供电封装和先进封装配套。AI集群对带宽、能效和可靠性的要求持续提高,光模块、电源管理、封装基板、散热和测试等环节都将受益,但竞争焦点会从单一器件参数转向系统协同和成本控制。中期值得关注的是CPO/NPO、混合键合和Chiplet异构集成。这些技术方向已进入产业验证或早期商业化阶段,但散热、可靠性、良率和维护体系仍需完善,产业链价值释放将伴随技术路线和场景分化。长期需要持续投入的是6G射频工艺、光电融合和半导体工业软件。它们往往需要提前数年布局,短期商业化能见度有限,却决定未来通信芯片的基础能力。

值得注意的还有产业基础与区域协同。刘胜在采访中提到,武汉在存储芯片、光电子等领域已有较长时间积累,长江存储、武汉新芯以及相关科研平台构成当地重要产业基础。他尤其关注硅电子与光电子的进一步结合。武汉既有集成电路制造能力,也有光电子产业基础,未来在光电集成等方向具有产业协作空间。这一判断对通信产业具有普遍意义:AI数据中心的光互连和6G的射频集成,都不是单一环节能够独立完成的技术,需要制造、封装、光电子、材料设备和软件工具的跨环节协同。

半导体工业软件便是其中一例。大会上,武汉企业武创芯研发布了10个面向半导体制造、封装及可靠性等环节的工艺仿真软件模块,尝试通过物理建模和仿真计算,帮助企业提前筛选工艺参数,减少实际生产中的重复试验。该公司此前已与北方华创、京东方等企业开展工艺仿真或可靠性相关服务合作,相关服务业务收入超过千万元。但从项目服务转向软件产品销售,仍需经过客户验证。其负责人张适坦言,国产半导体工业软件面临的一项实际困难,是如何获得更多真实制造场景,通过产线数据和客户反馈持续完善产品。

这说明,封装与互连技术升级带来的不只是设备和材料需求,也会拉动工艺仿真、可靠性和良率管理等工业软件能力。对于通信产业链而言,系统级竞争的深入,最终会传导到上游工具链和基础软件环节。谁能把真实制造场景转化为工艺数据和软件能力,谁就可能在下一轮高端芯片配套竞争中占据更有利位置。

结语:竞争焦点正在从“芯片性能”转向“系统效率”

AI算力需求正在改变高端芯片产业的竞争逻辑。制程依然重要,但单颗芯片性能已不足以定义系统竞争力。计算芯片与HBM的集成、芯片供电、光互连、混合键合、Chiplet异构集成,以及面向6G的SOI特色工艺,正在共同构成新的技术门槛。对通信产业链来说,这意味着价值将从单芯片环节向先进封装、光电互连、射频前端、材料设备和工业软件等环节扩散;但传导节奏并不均匀,短期看数据中心互连与供电封装,中期看CPO/NPO与混合键合的商业化,长期看6G和光电融合的产业准备。

高端芯片的下一阶段竞争,核心问题将越来越明确:不是某颗芯片能跑多快,而是整个系统能否以更低功耗、更高可靠性和更优成本完成计算、存储与连接。封装与互连,正站在这场系统级竞争的中心位置。