Chiplet標志著半導(dǎo)體創(chuàng)新的新時代，封裝是這個設(shè)計事業(yè)的內(nèi)在組成部分。然而，雖然Chiplet和封裝技術(shù)攜手合作，重新定義了芯片集成的可能性，但這種技術(shù)合作并不是那么簡單和直接。

在芯片封裝中，裸芯片封裝在帶有電觸點的支撐盒中。外殼保護裸模免受物理傷害和腐蝕，并將芯片連接到PCB上。這種形式的芯片封裝已經(jīng)存在了幾十年。

但由于摩爾定律的放緩和單片集成電路制造成本的增加，該行業(yè)開始采用先進的封裝技術(shù)，如硅中間層。先進的封裝也增加了成本，通常只有服務(wù)于高性能計算（HPC）應(yīng)用的大型芯片才能負擔(dān)得起。

此外，先進的封裝解決方案還會增加設(shè)計的復(fù)雜性。例如，中間體需要一塊額外的硅，這就限制了設(shè)計人員可以放在芯片上的空間。此外，硅中間層限制了系統(tǒng)級封裝（system-in-package，簡稱SiP）的整體尺寸，從而降低了晶圓測試覆蓋率。這反過來又會影響良率，增加總擁有成本，并延長生產(chǎn)周期。

Chiplet承諾更小的SiP占用空間和更低的功耗。換句話說，與先進的封裝技術(shù)相比，Chiplet可以在使用標準封裝的情況下實現(xiàn)類似的帶寬、能率和延遲。

Chiplet將單片集成電路分成多個功能塊，將功能塊重新構(gòu)成單獨的Chiplet，然后在封裝級重新組裝它們。但是Chiplet之間必須通過密集、快速和高帶寬的連接進行通信。這就是它與封裝微妙關(guān)系顯現(xiàn)出來的地方。

標準封裝還是高級封裝？

EliyanCEO Ramin Farjadrad表示，Chiplet消除了先進封裝的缺點和局限性。Eliyan等公司正在展示標準封裝中的die-to-die實現(xiàn)。Farjadrad表示，這可以創(chuàng)建更大的SiP解決方案，以更低的成本和更高的良率實現(xiàn)更高的單功率性能。

Farjadrad開發(fā)了BoW（bunch of wires）chiplet系統(tǒng)，該系統(tǒng)后來被OCP采用作為互連標準。然而，現(xiàn)在業(yè)界正在圍繞UCIe接口進行聯(lián)合，該接口旨在通過開源設(shè)計標準化芯片之間的die-to-die互連。

UCIe聯(lián)盟將chiplet市場分為兩大類：標準的2D封裝技術(shù)和更先進的2.5D封裝技術(shù)，如晶圓基板上的芯片（CoWoS）和嵌入式多晶片互連橋接（EMIB）。高級封裝選項，如CoWoS和EMIB，提供更高的帶寬和密度。

這證明了封裝在chiplet設(shè)計中的關(guān)鍵作用，以及它如何影響chiplet的性能。以英特爾最近在其年度活動“創(chuàng)新2023”上展示的基于chiplet的UCIe連接測試芯片為例。該公司在英特爾3制程節(jié)點上制造芯片，并將其與在臺積電N3E節(jié)點上制造的Synopsys UCIe IPchiplet配對。這兩個chiplet通過英特爾的EMIB接口互連。

Chiplet封裝生態(tài)系統(tǒng)

不出所料，半導(dǎo)體行業(yè)開始看到封裝和chiplet交叉的舉措。首先，法拉第科技推出了2.5D/3D封裝服務(wù)，聲稱可以促進多源chiplet的無縫集成。總部位于臺灣新竹的法拉第正與晶圓廠和OSAT供應(yīng)商密切合作，以確保在提供這些服務(wù)的同時滿足產(chǎn)能、良率、質(zhì)量、可靠性和生產(chǎn)計劃要求。

其次，西門子EDA推出了一款面向多die架構(gòu)的DFT解決方案，可在單個器件中垂直連接die（3D IC）或并排連接die（2.5D）。Tessent多模軟件解決方案可以生成die-to-die的互連模式，并使用BSDL支持封裝級測試。

根據(jù)Yole Intelligence計算和軟件解決方案高級分析師John Lorenz的說法，采用chiplet方法進行IC設(shè)計的經(jīng)濟性與互連和封裝解決方案的成本和成熟度密切相關(guān)。然而，雖然接口和互連技術(shù)正在贏得人們的關(guān)注，但封裝在chiplet設(shè)計中的作用卻還沒受到應(yīng)有的關(guān)注。

這種情況可能會隨著UCIe標準的出現(xiàn)而改變，該標準旨在在封裝級別創(chuàng)建通用互連。它的目標是為chiplet提供一個充滿活力的多供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)，因此半導(dǎo)體公司可以簡單地從其他設(shè)計人員那里選擇chiplet，并以最少的設(shè)計和驗證工作將其集成到自己的設(shè)計中。

歸根結(jié)底，chiplets將滿足標準封裝和先進封裝解決方案的需求。在設(shè)計過程的早期階段，設(shè)計工程師必須為他們的chiplet確定最佳的封裝結(jié)構(gòu)，以及die尺寸、襯底、凸距、功耗分析和熱模擬等。

但有一點是明確的：封裝技術(shù)與芯片設(shè)計的未來有著內(nèi)在的聯(lián)系。當(dāng)談到chiplet封裝時，沒有放之四海而皆準的解決方案。

原文鏈接：

https://www.eetimes.com/how-the-worlds-of-chiplets-and-packaging-intertwine/