半導體

芯粒落地,先進封裝延續摩爾定律?

作者:陳炳欣來源:中國電子報、電子信息產業網發布時間:2019-10-12 13:17我要評論

日前,臺積電在美國舉辦的開放創新平臺論壇上,與ARM公司共同發布了業界首款采用CoWoS封裝并獲得硅晶驗證的7納米芯粒(Chiplet)系統。不同于以往SoC芯片將不同內核整合到同一芯片上的作法,臺積電此次發布的芯粒系統由兩個7納米工藝的小芯片組成,每個小芯片又包含了4個Cortex-A72處理器,兩顆小芯片間通過CoWoS中介層整合互連。

隨著半導體技術不斷發展,制造工藝已經達到7nm,依靠縮小線寬的辦法已經無法同時滿足性能、功耗、面積以及信號傳輸速度等多方面的要求。在此情況下,越來越多的半導體廠商開始把注意力放在系統集成層面。而芯粒正是在這一背景下發展形成的一種解決方案。它依托快速發展的先進封裝技術,可將不同類型、不同工藝的芯片集成在一起,在實現高效能運算的同時,又具備靈活性、更佳良率和更低成本等優勢。

何為芯粒?

近年來,芯粒逐漸成為半導體業界的熱詞之一。它被認為是一種可以延緩摩爾定律失效、放緩工藝進程時間、支撐半導體產業繼續發展的有效方案。

根據半導體專家莫大康介紹,芯粒技術就是像搭積木一樣,把一些預先生產好的、能實現特定功能的芯片裸片通過先進的封裝技術集成在一起,形成一個系統芯片。而這些基本的裸片就是芯粒。從這個意義上來說,芯粒又是一種新形式的IP復用。將以往集成于SoC中的軟IP,固化成為芯粒,再進行靈活的復用、整合與集成。未來,以芯粒模式集成的芯片將是一個“超級”異構系統,為IC產業帶來更多的靈活性和新的機會。

日前,中國工程院院士許居衍在發表題為《復歸于道:封裝改道芯片業》的報告時曾指出,后摩爾時代單片同質集成向三維多片異構封裝集成技術“改道”是重要趨勢,因為三維多片異構封裝可以提供更高的帶寬、更低的功率、更低的成本和更靈活的形狀因子。許居衍院士還表示,芯粒的搭積木模式集工藝選擇、架構設計、商業模式三大靈活性于一體,有助于活躍創新,可以推動微系統的發展、推進芯片架構創新、加快系統架構創新、加速DSA/DSL發展、推動可重構計算的發展和軟件定義系統發展。

大廠重視

由于芯粒技術在延續摩爾定律中可以發揮重要作用,因而受到了半導體大廠的高度重視。臺積電在今年6月份舉辦的2019中國技術論壇(TSMC2019 Technology Symposium)上,便集中展示了CoWoS、InFO、SoIC等多項先進封裝技術。先進封裝正是芯粒技術得以實現的基礎。在7月初于日本京都舉辦的超大規模集成電路研討會 (VLSI Symposium)期間,臺積電展示了自行設計的芯粒(chiplet)系列“This”。而在9月底舉辦的“開放創新平臺論壇”上,臺積電與ARM公司共同發布了業界首款采用CoWoS封裝的7納米芯粒系統。臺積電技術發展副總經理侯永清表示,臺積電的CoWoS先進封裝技術及LIPINCON互連界面能協助客戶將大尺寸的多核心設計分散到較小的小芯片組,以提供更優異良率與經濟效益。

英特爾針對摩爾定律的未來發展,提出了“超異構計算”概念。這在一定程度上可以理解為通過先進封裝技術實現的模塊級系統集成,即通過先進封裝技術將多個芯粒裝配到一個封裝模塊當中。在去年年底舉辦的“架構日”上,英特爾首次推出Foveros 3D封裝技術。在7月份召開的SEMICON West大會上,英特爾再次推出一項新的封裝技術Co-EMIB,能夠讓兩個或多個Foveros元件互連,并且基本達到單芯片的性能水準。英特爾中國研究院院長宋繼強表示,英特爾在制程、架構、內存、互連、安全、軟件等諸多層面均具有領先優勢,通過先進封裝集成到系統中,使高速的互連技術進行超大規模部署,提供統一的軟件開發接口以及安全功能。

國內在系統集成方面也取得了不錯的成績。根據芯思想研究院主筆趙元闖的介紹,長電科技是中國營收規模最大的封裝公司,在先進封裝技術和規模化量產能力中保持領先,eWLB、FO、WLCSP、BUMP、ECP、PoP、SiP、PiP等封裝技術已有多年的經驗與核心專利的保護,對于芯粒技術的發展已奠定了應對基礎。華進半導體成功開發小孔徑TSV工藝,進而成功研發轉接板成套工藝,并且可基于中道成熟工藝實現量產,實現多顆不同結構或不同功能的芯片系統集成。華天科技成功開發埋入硅基板扇出型3D封裝技術,該技術利用TSV作為垂直互聯,可以進行異質芯片三維集成,互連密度可以大大高于目前的臺積電InFO技術。工藝已經開發完成,與國際客戶進行的產品開發進展順利。通富微電擁有wafer level先進封裝技術平臺,也擁有wire bond + FC的hybrid封裝技術,還成功開發了chip to wafer、Fan-out WLP、Fan-out wafer bumping技術。

挑戰仍存

從本質上講,芯粒技術是一種硅片級別的“復用”。設計一顆系統級芯片,以前的做法是從不同的IP供應商購買一些IP、軟核(代碼)或者硬核(版圖),再結合自研的模塊,集成為一顆芯片,然后在某個芯片工藝節點上完成芯片設計和生產的完整流程。未來,某些IP芯片公司可能就不需要自己做設計和生產了,只需要購買別人己經做好的芯粒,然后再在一個封裝模塊中集成起來。從這個意義上講,芯粒也是一種IP,但它是以硅片的形式提供,而不是之前以軟件的形式出現。

但是,作為一種創新,芯粒這種發展模式現在仍然存在許多挑戰。許居衍在報告中強調,首先,芯粒模式成功的關鍵在于芯粒的標準或者說是接口。目前芯粒的組裝或封裝尚缺乏統一的標準。目前各大玩家都有自己的方案,盡管各家的名稱不同,但總歸離不開硅通孔、硅橋和高密度FO技術,不管是裸片堆疊還是大面積拼接,都需要將互連線變得更短,要求互連線做到100%的無缺陷,否則整個芯片將無法工作。其次,芯粒的質量也十分關鍵。相對于以往的軟IP形式,芯粒則是經過硅驗證的裸芯片。如果其中的一顆裸芯片出現問題,整個系統都會受影響。因此要保證芯粒100%無故障。最后,散熱問題也十分重要。幾個甚至數十個裸芯片被封裝在一個有限的空間當中,互連線又非常短,這讓散熱問題變得更為棘手。

此外,作為一種新興技術以及一種新的產業模式,它的發展對原有產業鏈如EDA工具提供商、封測提供商也會帶來一定影響。中芯國際聯合首席執行官趙海軍在演講中指出,因為不同的芯粒需要協同設計,從而為封裝代工公司提供了機會,未來封裝代工公司可以提供更多的公用IP來支撐芯粒模式。

中芯長電CEO崔東則表示,所謂芯粒,仍是屬于異質集成封裝,或3DIC的大范疇,產品成功與否具體還是要從它實現集成的工藝手段和應用來分析,才能看出高下來。這對傳統封測廠應該有巨大沖擊和挑戰。

總之,芯粒是摩爾定律演進中出現的一種新的技術與產業模式,它的發展將為相關企業帶來新的機遇與挑戰。對企業來說,就看如何能抓住這樣的發展機會了。



責任編輯:陳炳欣
相關鏈接

第二屆全球IC企業家大會暨第十七屆中國國際半導體博覽會

9月3日,由工業和信息化部、上海市人民政府指導,中國半導體行業協會、中國電子信息產業發展研究院主辦的第二屆全球IC企業家大會暨第十七屆中國國際半導體博覽會在上海開幕

2019世界VR產業大會新聞發布會

6月20日,工業和信息化部、江西省人民政府在北京聯合召開新聞發布會,介紹2019世界VR產業大會有關情況及籌備工作進展。

第十一屆中國中部投資貿易博覽會電子信息產業發展論壇

5月19日,第十一屆中國中部投資貿易博覽會電子信息產業發展論壇在江西南昌召開。南昌市人民政府副市長楊文斌、江西省工信廳副廳長王亦斌出席并致辭。

2019世界超高清視頻產業發展大會

5月9日,2019 世界超高清視頻(4K/8K)產業發展大會在廣州召開。大會由工業和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺、廣東省人民政府共同主辦。工業和信息化部部長苗圩出席大會并致辭。

第七屆中國電子信息博覽會

本次峰會主題是“創新驅動發展 智慧賦能未來”,將邀請政府行業主管部門、國內外著名專家學者和企業家發表主題演講,深入探討產業創新發展新模式、新動能、新路徑,推動電子信息產業高質量發展。...

首屆全球IC企業家大會

12月11日,由工業和信息化部、上海市人民政府指導,中國半導體行業協會、中國電子信息產業發展研究院主辦,北京賽迪會展有限公司、中國電子報社、上海市集成電路行業協會承辦的“首屆全球IC企業家大會暨第十六屆中國國際...

2018世界VR產業大會

10月19日,2018世界VR產業大會在南昌盛大開幕。開幕式上,全國政協副主席盧展工宣讀國家主席習近平賀信,工業和信息化部部長苗圩,江西省委書記劉奇,江西省委常委、南昌市委書記殷美根分別致辭。

第二屆中國虛擬現實創新創業大賽啟動...

8月20日,在中國創新創業大賽組委會辦公室指導下,由虛擬現實產業聯盟、國科創新創業投資有限公司共同舉辦的第二屆中國虛擬現實創新創業大賽啟動新聞發布會在北京舉行。

2018年上半年家電網購分析報告發布會

8月2日,工業和信息化部賽迪研究院、中國電子報社在北京發布了《2018年上半年家電網購分析報告》(以下簡稱《家電網購報告》)。報告顯示,2018年上半年,我國B2C家電網購市場(含移動終端)規模達2641億元...

2018制造業“雙創”高峰論壇

6月22日,2018制造業“雙創”高峰論壇在北京舉辦。本次論壇由中國電子信息產業發展研究院、中國制造企業雙創發展聯盟和中國軟件行業協會工業互聯網分會主辦,中國電子報社、北京云道智造科技有限公司和中國船舶工...

2018世界VR產業大會新聞發布會

5月21日,記者從在北京人民大會堂召開的2018世界VR產業大會新聞發布會上獲悉,由工業和信息化部、江西省人民政府共同主辦,中國電子信息產業發展研究院、江西省工業和信息化委員會、南昌市人民政府、虛擬現實產業...

數字經濟前沿論壇-CITE2018第六屆中國電...

為貫徹落實黨的十九大精神,充分展示新一代信息技術產業最新發展成就,促進產業核心技術突破,加快形成數字經濟新動能,引領信息技術產業供給側改革,工業和信息化部、深圳市人民政府將于2018年4月9日-11日在深圳市共 ...

中國超高清視頻(4K)產業發展大會

3月29日,中國超高清視頻(4K)產業發展大會在廣州市召開。大會由工業和信息化部、國家廣播電視總局、廣東省人民政府主辦,廣東省經濟和信息化委員會、廣東省新聞出版廣電局、廣東省通信管理局、廣州市人民政府、中...

2019上半年中國家電市場報告發布

7月29日,中國電子信息產業發展研究院在北京發布了《2019上半年中國家電市場報告》(以下簡稱《報告》)。《報告》顯示,2019年1月-6月,我國家電行業運行穩定、穩中有進,產銷均高于去年同期。其中,...

壯麗70年 奮斗新時代

70年來,中國共產黨人從未停下“趕考”腳步。神州大地上,一幅幅壯麗的發展畫卷在描繪,一部部感天動地的奮斗史詩在書寫。...

2019打造制造業“雙創”升級版

圍繞制造業“雙創”升級的內涵本質、發展趨勢、實踐啟示等方面,邀請政府部門及事業單位領導、兩院院士及專家學者、重點地區及企業領導等撰寫相關文章,共同探討制造業“雙創”發展新路徑。...

聚焦2019全國兩會

3月3日電 凝聚共識譜寫時代華章,共商國是同繪復興宏圖。中國人民政治協商會議第十三屆全國委員會第二次會議3日下午在人民大會堂開幕。...

MWC2019世界移動大會報道

MWC,世界移動通信大會。主辦方全球移動通信系統協會(GSMA)成立于1987年,是世界移動通信界的三大國際組織之一,目前其成員已包括來自220個國家的近800家移動運營商以及230多家更為廣泛的移動...

CEN視頻新聞 | 2019 CITE 瑞薩電子高級副總裁

第七屆電子信息博覽會上,瑞薩電子高級副總裁 真岡朋光接受《中國電子報》記者采訪。...

視頻新聞丨院士專家暢談智能網聯汽車

3月19日,慕尼黑上海電子展前夕,新能源與智能網聯汽車創新發展論壇在上海舉辦,論壇邀請了30多為海內外行業人士,近35場精彩發言,圍繞新能源和智能網聯兩大領域展...

兩會專訪丨全國政協委員、新大陸科技集團總裁王晶

2019年全國“兩會”期間,全國政協委員、新大陸集團總裁王晶在接受《中國電子報》記者采訪時表示:傳統農村需要發揮信息技術和互聯網的載體和引擎作用,促進農業生產、...

友情鏈接
關于我們 | 聯系我們 | 廣告服務
電子信息產業網LOGO
湖北30选5开奖号码