AI熱潮推動晶片製造商加速堆疊晶片設計,讓晶片的設計就像高科技的樂高積木一樣。業內高層稱,這種所謂的Chiplet(芯粒)技術可以更輕鬆地設計出更強大的晶片,它被認為是積體電路問世60多年以來最重要的突破之一。
IBM研究主管達里奧·吉爾(DaríoGil)在接受採訪時表示:「封裝和Chiplet技術是半導體的未來重要組成部分。」「相比於從零開始設計一款大型晶片,這種技術更加強大。」
去年,AMD、英特爾、微軟、高通、三星電子和台積電等科技巨頭組成了一個聯盟,旨在制定Chiplet設計標準。NVIDIA,作為全球首個市值超過兆美元的晶片公司,隨後加入了該聯盟。IBM和一些中國公司也是成員之一。
蘋果去年推出高階Mac Studio電腦,並在今年6月進行了更新,是最早採用Chiplet技術連接兩個計算處理器的消費產品之一,這些晶片由台積電生產。近幾個月,英特爾和NVIDIA也分別宣佈推出基於Chiplet技術的定製產品。
智慧手機等典型消費裝置包含各種類型的晶片,用於資料處理、圖形處理、記憶體、通訊和電源控制等功能。這些晶片通過微小的線路精細地連接,並封裝在保護性塑料外殼中,形成可固定在電路板上的封裝。
借助新的Chiplet封裝技術,工程師們找到了將現有晶片組合在一起的方法,就像用幾塊樂高積木搭建玩具車一樣簡單。
一位業內人士將晶片設計師比作菜譜創作者,將Chiplet比作預先準備好的食材。他表示,晶片設計公司可以將他們想要的成分混合在一起,「然後簡單地烹飪出菜品,馬上端上餐桌」。
這個概念特別吸引人工智慧公司,他們急於設計針對人工智慧計算最佳化的晶片。
NVIDIA表示,其Chiplet技術可以將其現有產品(如圖形處理晶片)與具有特殊需求公司設計的定製晶片連接在一起。
NVIDIA在去年提交的一份報告中表示,由於在狹小空間內封裝更多電晶體變得越來越困難,晶片堆疊“將成為以低成本和低功耗方式繼續提升晶片性能的主要機制”。
全球最大的晶片代工廠商台積電為蘋果等客戶提供了設計基於Chiplet的產品的平台。該公司預計,到2025年,其先進封裝生產的廠房面積將是2021年的兩倍。
各大公司仍在努力降低Chiplet的生產成本,並繼續研究如何最有效地將Chiplet拼接在一起。此外,驗證Chiplet性能需要不同的流程,並且並非適合所有功能。業內人士表示,Chiplet設計非常適合售價超過4000美元的高階蘋果台式電腦等產品,而不適用於當前福斯智慧型手機的主晶片。
然而,由於設計和製造最先進晶片的成本飆升,如果可能的話,使用Chiplet技術將幾片不太先進的晶片組合起來以提高性能是有意義的。
半導體分析公司Real World Insights創始人大衛·坎特(DavidKanter)表示:「先進封裝技術成本更高……但隨著新型晶片越來越貴,先進封裝技術變得更具吸引力。」
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