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隨著集成電路尺寸縮微，工藝制程技術的發(fā)展在穿孔、光刻、隧穿、散熱等方面都碰到了越來越多的技術瓶頸。要繼續(xù)推進芯片性能提升，全球半導體領導廠商提出了不同的思路，包括從器件結構、材料、封裝等方面來著手創(chuàng)新。而Chiplet逢此節(jié)點開始走向臺前，擔當大任，但挑戰(zhàn)依然橫亙。在2021年伊始之際，就讓我們回望Chiplet走過的風雨歷程以及未來的征途吧。
總體來看，Chiplet技術是SoC集成發(fā)展到一定程度之后的一種新的芯片設計方式，它通過將SoC分成較小的裸片（Die），再將這些模塊化的小芯片（裸片）互聯(lián)起來，采用新型封裝技術，將不同功能不同工藝制造的小芯片封裝在一起，成為一個異構集成芯片。
Chiplet的概念早在10多年前就被提出了，為何在最近火熱起來了呢？廈門大學閩江學者特聘教授、博導，微電子與集成電路系主任于大全教授認為，Chiplet技術的概念最初是從2.5D/3D IC封裝演變而來，以2.5D硅通孔中介層集成CPU/GPU和存儲器可以被歸類為Chiplet范疇。2013年，臺積電與賽靈思合作開發(fā)的FPGA就是一個典型案例。隨著摩爾定律發(fā)展進一步放緩，工藝提升越來越困難，尤其是進入到幾納米的工藝制程后只有很少的代工廠能做到，這種情況下，業(yè)界對Chiplet技術寄予厚望。Chiplet異構集成封裝在一起有望解決因工藝提升困難而導致的芯片性能成本問題。
正是采用了Chiplet技術，AMD EPYC 處理器成功實現了集成64核的高性能服務器芯片，如果采用之前的單一芯片設計，集成64核，在現有工藝下是不現實、也是不經濟的。而AMD按功能需要劃分成小芯片，采用最優(yōu)的設計工藝制造，不僅可以降低成本，提升良率，讓多核復雜大芯片設計成為可能，同時，模塊化設計思路也可以提高芯片研發(fā)速度，降低研發(fā)成本。
于大全教授對此表示，以前的SoC芯片設計是系統(tǒng)整體設計，而現在的Chiplet技術可以將CPU這樣的大芯片按功能拆分成不同功能模塊，分別設計，分別制造，根據需要選用適合的封裝技術進行系統(tǒng)集成，從而實現了一個系統(tǒng)芯片的功能。
由光互聯(lián)論壇(OIF)定義的電氣I/O標準顯示，在超短距離和極短距離鏈路上（裸片與裸片互聯(lián)）數據傳輸速率高達112Gbps。芯片設計公司在設計裸片與裸片之間的互聯(lián)接口時，首要保證的是高數據吞吐量，另外，數據延遲和誤碼率也是關鍵要求，還要考慮能效和鏈接距離。
在互連方面，設計廠商各出奇招。Marvell在推出模塊化芯片架構時采用了Kandou總線接口； NVIDIA推出的用于GPU的高速互聯(lián)NV Link方案；英特爾免費向外界授權的AIB高級接口總線協(xié)議；AMD推出的Infinity Fabrie總線互聯(lián)技術，以及用于存儲芯片堆疊互聯(lián)的HBM接口……這些都是芯片設計公司在致力實現高速互聯(lián)上的不同嘗試。
英特爾在異構互聯(lián)的道路上已進行了長期投入，多年前就推出了EMIB技術,最近又推出了Foveros3D立體封裝技術。不同于以往單純連接邏輯芯片、存儲芯片，Foveros可以把不同邏輯芯片堆疊、連接在一起，可以“混搭”不同工藝、架構、用途的IP模塊、各種內存和I/O單元。
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封裝的演進2，芯片技術將步入C