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为摩尔定律续命:从SoC转向Chiplet“小芯片”,还需时间来证明

以英特尔前 CEO 戈登摩尔命名的摩尔定律,是指集成电路中的晶体管数量每两年翻一番55 年来,半导体行业一直用摩尔定律来制定路线图和研发目标

为摩尔定律续命:从SoC转向Chiplet“小芯片”,还需时间来证明

为延续摩尔定律,实现芯片小型化,55 年间新技术不断涌现但从历史上看,晶圆的光掩模限制了单个芯片的最大尺寸,芯片制造商和设计人员不得不用多个芯片来完成提供的功能很多情况下,甚至是多个芯片提供相同的功能,就像是处理器的内核和内存模块那样

之前一直在用的 SoC技术可以组合不同的模块,模块之间通信速度更快的同时,功耗更低,密度更高,而且成本更低但最近几年来,先进制造节点的成本增加,削弱了 SoC 技术在成本上的优势

在最新的台积电 2021 开放创新平台活动上,Alchip Technologies 研发副总裁 James Huang 表示 Chiplet小芯片和先进的封装技术,可以提供比单个 SoC 更有竞争力的成本结构,同时保持接近的性能和功耗。

其引用了两项对小芯片/封装发展至关重要的技术:一项是台积电的 3DFabric 和 CoWos 组合技术,另一项是 Alchip 的 APLink die—to—die I/0 技术。

Chiplet小芯片技术,顾名思义,就是用多个小芯片封装在一起,用 die—to—die 内部互联技术,组成异构 System in Packages芯片而更小的芯片单体,可以提高每片晶圆的利用率,从而降低成本

图源 EETimes

但为了维持摩尔定律,Chiplet小芯片技术还需要提供与 SoC 技术接近的性能,需要 AIchip 的 APLink D2D I/0 技术支撑多个小芯片之间的高速数据流。

APlink 1.0 使用的是台积电的 12nm 工艺,速度是 1Gbps,APlink 2.0 用的是 7nm 工艺,速度是 4Gbps,正在测试的 APLink 3.0 已经有 16Gbps 的速度。

根据路线图,即将推出的 APLink 4.0 会采用 3nm D2D 工艺APlink 4.0 IP 将支持北/南,东/西方向和对称式 PHY 对齐,以尽量减少 D2D 线长,其互连拓扑的 I/O 总线会用标准的内核电压,PHY 宏的速度将达到 12Tbps,每条 DQ 的速度达到 16Gbps,且只有 5 纳秒延迟

图源 EETimes

Chiplet小芯片技术涉及封装,EDA,芯片架构设计等多个领域,也有机会重构半导体产业链但最后落地的关键是商业模式,Chiplet小芯片还需要点时间来证明自己

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