组装好的和坏的死于不同的铸造厂。
整个半导体生态系统开始解决一长串的技术和业务变化,需要继续扩展超越摩尔定律,使异构组合模容易,更便宜,更可预测。
有很多好处死,把它们混合在一起以模块化的方式。从设计的角度来看,这种方法提供最广泛的选择可用的IP,以及能够有最好的IP可用于特定的应用程序,使用最优工艺技术开发,以合适的价格点。它还可以利用OSATs组装和测试,而不是单纯依赖铸造厂,打开门,一个广泛的选择供应商和不同的包装选择。
还有其他不太明显的影响从这个multi-die或multi-chiplet设计方法,。首先,它可能铸造厂之间的竞争将会增加,这可能导致低成本的芯片,根据约翰·弗格森,刚果民主共和国产品管理总监西门子EDA。
此外,它允许政府和企业在竞争激烈的市场利用多个铸造厂,海外和国内。是否改善或减少安全可能取决于各种组件的来源,但它确保没有铸造全面获取最终的设计及其所有IP。
“hbm可能来自三星,然后设计你的处理器,这将是一个更大的挑战铸造厂,”约翰说公园,产品管理组定制集成电路和电路板组主任节奏。“三星与台积电分享完整的wafer-level设计吗?OSATs一直这样做下去。OSATs集成多个死于多个不同的供应商很长,很长时间,因为他们并不被视为铸造的竞争对手。这可能会改变,因为现在所有的OSATs提供所有这些的味道。它有可能成为一个巨大的生态系统。”
,会严重影响整个供应链的关系。“谁与谁分享他们的晶片?你必须显示整个晶片,因为谁会构建插入器,组装,”派克说。“例如,一个OSAT会得到一个圆片,他们会撞,骰子。同样的事情在这里也同样适用。现在我们开始进入chip-first与chip-last的杂草,或是否安装插入器方案。最可靠的方法是建立独立插入器,挂载到BGA第一,然后把死它。厂现在都有非常紧密的关系OSATs因为他们有生态系统,因为在一天结束的时候,一切都坐落在一个包中。你可以做你想做的所有先进的集成,但它是无用的,直到它被放在一个包和PCB。”
图1:下一代包装/设计的影响。来源:节奏
这也从根本上改变了方程导数芯片。混合死在插入器设计还允许重用以前的芯片为聚合成多个设计组件,设计先进的IC封装技术专家Kevin Rinebold说西门子EDA。
因此,现在的焦点转移到创建一个系统的最佳方式和优化性能,权力,和成本。但它也提出了设计团队需要解决的问题,根据肯尼斯·拉森,产品营销总监Synopsys对此。其中包括:
“这一切都是连接在一起的,”拉森说。“有microbumps, tsv microTSVs,如HBM和HBI有接口。死之间有相互连接的照顾,。”
与其他方面的好处很多要记住。“与一个供应商,如果出现错误,你有一个单点使用追溯问题的根源,”弗格森说,西门子EDA。“崩溃,你要么自己,或者你必须通过信息和韦德指责整个生态系统。它也可以导致更多的开销汇编、供应链和组装等规则,需要公共和/或装配规则兼容。”
此外,还有可能是一个重要的责任在整个供应链的重组。“很长一段时间,我们有一个硅团队和一个包的团队,”拉森说。“这是两个不同的组织一起工作。但当你进入这些系统,有这么多的整合,团队之间的接触点的数量急剧上升。组织模型是可能的一件事将会改变在未来几年。我不知道它将成为一个团队负责解决方案的性能,构建这样的系统的一个团队,或者如果它仍将是两个不同的团队。通过所有这些硅和技术,和优化,在一起,我怀疑它将成为IC挑战超过一个集成挑战。人必须紧密合作,这是肯定的。”
责任和责任重大问题在chiplet空间。“从商业的角度来看,如何处理的所有权的不同方面的设计?”曼努埃尔·莫塔问道,高级产品营销经理Synopsys对此。“这是一个区域发展,绝对是一些需要解决的chiplet multi-die市场是有意义的。”
事实上,非技术业务问题可能比技术本身更重要。在很大程度上,许多技术问题已经解决了。Intel、AMD,马维尔已经成功部署chiplet策略。但是现成商用chiplets更困难,部分原因是现成的集成,需要更好的描述的,部分原因是有不同意见关于作品应该在一起,谁负责不同元素的设计。
“在今天的组织模式,系统设计师、SoC前端设计师,SoC place-and-route工程师,power-thermal-noise工程师,签字团队,DFT,包装,印刷电路板的团队,和所有这些已经走到一起,”拉森说。“从来没有一个地方,你可以看到整个系统。很多人一直在使用PowerPoint和Excel草图,然后创建自己的流把东西放在一起。也许它工作,但这将打破。太贵,不仅在构建流动,而且人类参与的过程。你不能用你的明星工程师保持流动。他们需要设计芯片的下一代。”
有一个常见的不同组织和不同的团队之间的沟通方式,构建这些大soc是至关重要的。“这关系到行业作为一个整体,”莫塔说。“如果你从3 d-ic构建这个multi-die SoC在一个公司,然后最终您需要定义一个内部流。但是如果你购买这些死于其他公司,或者从铸造厂在一个不同的过程,等等,无论你接受需要集成到设计流程。需要有一组一致的抵押品,使您能够以一致的设计流程,当你插入你的完整的验证,这是仍然需要进化。”
在技术方面的一大挑战是如何将所有这些各种chiplets使用一个或多个标准互连方案。
“互操作性phy die-to-die不同供应商之间的接口芯片/ chiplets需要,以及更加复杂的整体组装测试由于不同DFT之间的互操作性工具用于不同的芯片/ chiplets,”安东尼Mastroianni说,先进的集成电路包装解决方案架构师西门子EDA。
这包括合适的抵押品。但有进展在过去的5年发展中数据结构从不同的铸造厂,工作在不同的技术。
“通常,集成电路的工具工作在一个死,单一的技术文件,单一的规则,”拉森说。“我们看到需要扩大这一数据框架,以混合和匹配技术——例如,如果您正在使用3 nm从您最喜爱的铸造和插入器技术从另一个公司。假设你最终有两个死在一个插入器,在三个不同的技术。你怎么带,把它看成一个吗?”
一些抵押品为每个模/ dielet /瓷砖/ chiplet可以作为技术文件。但是有一个地方,这两个不同的事物在一起,和他们必须团结在一起。的空间,不是制定技术文件,如何整合和另一个供应商?
“我们共事的铸造厂和一些集成房屋之间找出一种交流信息的方式死去,”拉森说。“这不是IP协议。这是真的,“你OSAT发送你的设计。什么样的制造业需求你有当你组装吗?你应该什么样的设计规则检查前期当你进入这个路径或路径吗?不管有多少,你需要进入系统,这样你就可以生产和实现高可靠性和产量?有新事物被煮熟的业内人士支持的概念在距离两个死可以与铸造或OSAT放在一起。”
图2:multi-die系统的例子。来源:Synopsys对此
插入器的高成本
的限制在一些先进的包装已经插入器的成本。“如果你设计的东西超级高容量,你需要形式和你得到的性能,所以你会花额外的钱,“说公园。“然而,更多的人会去有机薄膜没有TSV。这是一个大约的过程,而不是好球场作为硅插入器。硅插入器1µm行,空间小。与插入器警惕的是有很多不同的类型。”
直到2010年,包装在很大程度上是为了缩小或封装PCB。”的工具,各种样式层或其他类型的基质PCB-like,”他说。“2011年,Xilinx的插入器的引入,改变了世界。我们越来越集成电路的需求,这是有趣的。一直都有需求和技术来自PCB的一面,但是现在铸造厂进入这个行业,需要多个输入和方法和技术的芯片领域。设计一个数字芯片与设计一个multi-chip模块,系统,包是昼夜。我们使用一个不工作的工具。”
说,需要更多的创新工具方面一起把这些世界,克服设计的令人难以置信的高价格。
问题在整个生态系统
用移动工具和制造的生态系统,涟漪会感到普遍吗?有没有可能OSATs将承担更多的馅饼?或将铸造厂继续添加新服务在包装和装配方面?如果英特尔是任何行业的领头羊,其他半导体公司可能重组和搬回一个IDM模型。
“虽然英特尔可以用自己的晶圆厂做所有的事情,包括包装、不太可能其他人会跟随在短期内,”派克说。“相反,与OSATs铸造厂创建了友好合作关系。他们意识到他们需要彼此来完成设计。过去铸造厂第一次在业务时,它看起来就像他们设置在OSATs消灭,但他们已经创建了伙伴关系。一号和二号现在铸造厂显示与所有合作的各种OSATs在演示技术会议。当然,有一次性的,像英特尔,它是一个一站式商店。但这是chiplet问题。我们有这些chiplets,没人愿意分享这些。如果你AMD或英特尔、构建chiplet和你用它来die-to-die包放在一起,但它不太可能,他们将与公众分享chiplet。这就是chiplet生态系统障碍。 It probably will be 2025 before we have that figured out so I can go to a catalog and order off-the-shelf chiplets, add my special sauce, and then build it. That was the vision of DARPA’s CHIPS. We’re still working on it.”
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