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半導體小晶片(Chiplet)模式暨異質整合封裝發展趨勢 [趨勢新知]
種類:其他公告  發布單位:技術處  發布日期:2021-01-27 09:10
作者:楊啟鑫/工研院

一、昂貴的先進製程晶片成本驅動小晶片整合模式發展

先進產品持續朝向高效能、低功耗及多功能效益發展,當先進製程發展到28奈米之後,愈加昂貴的先進製程晶片及持續提升效能的高速運處晶片需求帶動下,高效能的先進製程晶片扮演高階製程晶片之重要角色,然而另一方面晶片成本亦面臨快速上升的處境,當晶片成本的摩爾定律已經失效情況下,業界發展出一套將大晶片切割成小晶片模式的設計方式以降低晶片製程端的成本。

二、DARPA CHIPS推動小晶片模式發展

當摩爾定律逐漸趨緩,在持續提升產品性能過程中,如果為了整合新功能晶片模組而增大晶片面積,將提高先進製程大晶片成本及遇到製程低良率問題。小晶片(Chiplet)設計模式為業界因應摩爾定律面臨瓶頸所做的技術替代方案之一,其想法源於1970年代誕生的多晶片模組封裝方式,而面臨先進製程愈大愈昂貴的解法就是讓高效能晶片使用最先進製程製造,其它則使用符合經濟效益(亦即非最先進製程)的製程製造(如I/O晶片、記憶體晶片等)。

三、ODSA-End User及業界共同制定開放性介面

開放領域特定架構ODSA(Open Domain-Specific Architecture,ODSA)組織,主要是在Facebook創建的開放運算計畫(Open Compute Project,OCP)框架計畫下,其成員包括NXP、FPGA相關IP公司Achronix、安森美半導體(On Semiconductor);新創公司Kandou、SiFive和zGlue等五十多家公司的組織。

四、結論

晶片整合技術發展已久,由過去PC時代整合在主機板方式,進而演變成手機與物聯網時代以封裝方式整合,以達縮小體積與降低耗電以符合終端產品需求,而在今日晶片發展至7奈米量產,晶片成本不斷上升,AI與高速運處晶片功能不斷增加導致晶片需求面積愈來愈大,先進封測技術已成為降低晶片成本不可或缺的重要利器,換言之,過去可獨立運作的晶片製造與封裝測試,已漸漸整合在一起,這就是為何目前最先進的封測技術,主要開發者是具先進製程技術的晶圓廠或IDM(Integrated device manufacturer),如台積公司與Intel等都開發自家2D到3D封測技術,而且此技術主要導入最先進的製程中,預期未來在AI與高速運算持續需求高效能晶片趨勢下,晶片製程與先進封測技術將逐漸整合,成為虛擬整合晶片,晶圓廠/IDM亦將依產品需求而開發更多先進製程所需之先進封測技術,晶圓廠/IDM將成為先進封測技術開發領導者,而封測廠將逐漸扮演追隨者的角色,協同晶圓廠/IDM佈局晶片製造產業鏈。
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更新日期:2020-04-28

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