后摩尔时代保鲜剂芯粒的优点有哪些-电子发烧友网

前言：

芯粒逐渐成为半导体业界的热词之一，它被认为是一种可以延缓摩尔定律失效、放缓工艺进程时间、支撑半导体产业继续发展的有效方案。

摩尔定律的演变

即便不是IT从业人士，想必也会听说过著名的“摩尔定律”：1965年，英特尔创始人戈登·摩尔提出，在至多十年内，集成电路的集成度会每两年翻一番，后来这个周期被缩短为18个月。当时摩尔先生仅仅是将摩尔定律的适用时间限定在“十年内”，但实际上处理器技术的发展令人咋舌，至今这条在当时遭到无数人质疑的奇妙定律仍旧在生效，基本上每两年制程工艺都会进入一个新的台阶。

但是，如今主流的处理器制程已经发展到22nm，而更先进的14nm、10nm工艺也已经进入了芯片制造商的产品蓝图，硅片晶体管的尺寸有着其物理极限，美国国防先进研究项目局主任Robert Colwell先生曾表示，半导体技术不断发展，制造工艺已经达到 7nm，依靠缩小线宽已无法同时满足性能、功耗、面积以及信号传输速度等多方面的要求，越来越多的半导体厂商开始把注意力放在系统集成层面，亟需发掘新的材料和芯片技术，成为硅晶体管技术的替代品。然而这是一种超越摩尔定律，是通过系统集成单颗芯片或是多芯片堆叠的方式实现，希望能做到更多的功能。

后摩尔时代的技术明星——芯粒

近年来，半导体厂商发现芯粒可以被认为延缓摩尔定律失效，放缓工艺进程时间，支撑半导体产业继续发展的有效方案。那什么是芯粒呢？理论上，芯粒模式是一种，开发周期短且成本较，低的方法，提供了先进工艺和主流成熟工艺选择的灵活性，芯粒技术就是像搭积木一样，可以将不同节点工艺（10nm、14／16nm及22nm）、不同材质（硅、砷化镓、碳化硅、氮化镓）、不同功能（CPU、GPU、FPGA、RF、I／O、存储器）、不同半导体公司的芯片封装在一起。

后摩尔时代保鲜剂芯粒的优点

后摩尔时代的单片集成向多片异构封装集成技术“改道”是重要趋势，相对于以往的软 IP 形式，芯粒则是经过硅验证的裸芯片。芯粒能在实现高效能运算的同时，提供更高的带宽、更低的功率、更低的成本和更灵活的形状因子等优势。

目前，已经有很多公司创建了自己的芯粒生态系统。随着芯片制程从10nm7nm到，5nm再到未来的3nm，每一次制程缩减所需要的成本和开发时间都在大幅提升。而且，当芯片制程接近1nm时，就将进入量子物理的世界，现有的工艺制程会受到量子效应的极大影响。

未来，以芯粒模式集成的芯片会是一个“超级”异构系统，为IC产业带来更多的灵活性和新的机会。

后摩尔时代保鲜剂芯粒的优点

芯粒模式成功的关键在于芯粒的标准和接口。但作为一种创新，芯粒模式存在多种挑战。

① 技术层面

芯粒的组装或封装尚缺乏统一的标准。目前各大玩家都有自家的方案，尽管各家的名称不同，但归总离不开硅通孔、硅桥和高密度FO技术，不管是裸片堆叠还是大面积拼接，都需要将互连线将变得更短，要求互连线做到100％的无缺陷，否则整个芯片无法工作。

② 质量保障问题

相对传统软IP，芯粒是经过硅验证的裸芯片，可以保证物理实现的正确性。但如果其中的一个裸芯片有问题，则整个系统都会受影响，代价很高。因此要保证芯粒100％无故障。当然这其中也包括集成后的测试，封装后，可能有部分芯粒可能完全无法直接从芯片外部管脚直接访问，给芯片测试带来的新的挑战。

③ 散热问题

几个甚至数十个裸芯片封装在一个有限的空间中，互连线非常短，让散热问题变得更为棘手。