先進(jìn)封裝Chiplet技術(shù)概述

1 Chiplet技術(shù)的定義與特性

Chiplet是一種先進(jìn)封裝技術(shù)，它將芯片功能分割成多個(gè)獨(dú)立的模塊，稱為Chiplet（小芯片）。每個(gè)Chiplet都具有特定的功能，例如處理器核心、存儲(chǔ)器控制器或其他外圍設(shè)備。這些獨(dú)立的Chiplet可以單獨(dú)設(shè)計(jì)、測(cè)試和生產(chǎn)，并在封裝過程中組合在一起，形成一個(gè)完整的芯片。這種模塊化的設(shè)計(jì)使得芯片開發(fā)更具靈活性和可擴(kuò)展性，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。

2 Chiplet的主要應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

Chiplet技術(shù)在現(xiàn)代半導(dǎo)體行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用和良好的發(fā)展趨勢(shì)。其中一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域是高性能計(jì)算領(lǐng)域，例如數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算機(jī)。通過組合多個(gè)特定功能的Chiplet，可以實(shí)現(xiàn)更高的計(jì)算能力和效能。此外，將芯片分割成多個(gè)模塊還可以提高整體芯片的可靠性和可維護(hù)性。另一個(gè)重要的應(yīng)用是在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備中。這些設(shè)備通常需要集成多種功能，如無線通信、傳感器、處理器和存儲(chǔ)器。通過使用Chiplet技術(shù)，可以獨(dú)立開發(fā)和升級(jí)不同功能的模塊，從而提供更大的靈活性和可擴(kuò)展性。

3 與傳統(tǒng)芯片封裝的比較

相比傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式，Chiplet技術(shù)具有一些顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，可以實(shí)現(xiàn)更高的整體芯片集成度，因?yàn)椴煌哪K可以在較小的面積上組合。其次，芯片的開發(fā)周期可以更短（見表1），因?yàn)楦鱾€(gè)功能模塊可以同步開發(fā)和測(cè)試，而不需要等待整個(gè)芯片的開發(fā)完成。此外，由于不同模塊可以由不同的制造商提供，因此可以實(shí)現(xiàn)更多元化的供應(yīng)鏈（見圖4），從而提高生產(chǎn)效率并降低成本。使用Chiplet技術(shù)將不同設(shè)計(jì)公司中的不同Wafer 制程的芯片集成為一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)中。

2、 AI芯片與Chiplet結(jié)合

1 解決AI芯片發(fā)展問題的Chiplet方案隨著人工智能應(yīng)用的不斷發(fā)展，AI芯片面臨著一些挑戰(zhàn)，例如計(jì)算能力提升、能源效率提高和更高的集成度要求。在這些挑戰(zhàn)中，Chiplet技術(shù)可以提供解決方案。例如，TSMC工藝和Xilinx的新一代Virtex系列FPGA產(chǎn)品（見圖5），基于硅基板進(jìn)行集成。通過將不同的功能模塊作為獨(dú)立的Chiplet集成在一個(gè)AI芯片上，可以實(shí)現(xiàn)更高的計(jì)算能力。例如，將處理器核心、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器和存儲(chǔ)器控制器作為獨(dú)立的模塊，可以獨(dú)立開發(fā)和升級(jí)，同時(shí)在封裝過程中組合在一起，形成一個(gè)高性能的AI芯片。

2 AI芯片與Chiplet結(jié)合的實(shí)例分析

GPU性能提升與功能豐富逐步滿足AI運(yùn)算需要。2010年NVIDIA提出的Fermi架構(gòu)是首個(gè)完整的GPU計(jì)算架構(gòu)，其中提出的許多新概念沿用至今。Kepler架構(gòu)在硬件上擁有了雙精度計(jì)算單元（FP64），并提出GPU Direct技術(shù)，繞過CPU/System Memory，與其他GPU直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。Pascal架構(gòu)應(yīng)用了第一代NVLink。Volta架構(gòu)開始應(yīng)用Tensor Core，對(duì)AI計(jì)算加速具有重要意義。簡要回顧NVIDIA GPU硬件變革歷程，工藝、計(jì)算核心數(shù)增加等基礎(chǔ)特性的升級(jí)持續(xù)推動(dòng)性能提升，同時(shí)每一代架構(gòu)所包含的功能特性也在不斷豐富，逐漸更好地適配AI運(yùn)算的需要。

目前已經(jīng)有一些實(shí)際的AI芯片與Chiplet技術(shù)結(jié)合的實(shí)例。AMD公司的與Chiplet技術(shù)結(jié)合的實(shí)例是AMD在其Zen 2架構(gòu)的Ryzen 3000系列CPU中采用了Chiplet設(shè)計(jì) [6] 。該設(shè)計(jì)允許AMD將更多的CPU核心集成到單個(gè)CPU中。同樣，AMD也計(jì)劃將Chiplet技術(shù)應(yīng)用于GPU設(shè)計(jì)中，以解決GPU制造中遇到的一些挑戰(zhàn)，比如增加芯片尺寸導(dǎo)致產(chǎn)量下降和成本增加。在這個(gè)GPU的Chiplet設(shè)計(jì)中，AMD使用了高帶寬互連（HBX）來促進(jìn)不同Chiplet之間的通信，該互連類似于Zen 3 CPU中使用的互連方式。這種設(shè)計(jì)通過一個(gè)被稱為HBX的交叉連接來解決在GPU計(jì)算工作負(fù)載中并行性難以跨多個(gè)Chiplet傳輸?shù)膯栴}。而這種設(shè)計(jì)使得CPU與GPU交互時(shí)，看起來就像是與一個(gè)大型的單一GPU通信，而不是與許多小型GPU通過控制器通信。

3 AI芯片與Chiplet結(jié)合展望

AI芯片與Chiplet技術(shù)結(jié)合在未來將繼續(xù)發(fā)展和擴(kuò)展。隨著人工智能應(yīng)用的不斷演進(jìn)，對(duì)于更高的計(jì)算能力、更低的功耗和更高的集成度的需求將持續(xù)增加。因此，進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展Chiplet技術(shù)，并與AI芯片相結(jié)合，將是未來的發(fā)展方向。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，對(duì)于更靈活、可擴(kuò)展的芯片解決方案的需求也將增加。因此，將AI芯片與各種不同的Chiplet結(jié)合，以滿足不同物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求，將成為未來的一個(gè)重要發(fā)展方向。

Chiplet芯粒-先進(jìn)芯片封裝清洗：

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。