Chiplet技术的优势和挑战_风闻
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易于扩展、更快创新和成本效益都是芯片组的优势，同时还增强了功能和性能效率。
根据 IDTechEx 最近发布的一份报告，利用小芯片技术可以实现更小、更紧凑且结构简化的设计，该报告与竞争性半导体设计及其最适合的应用相比，阐述了开发小芯片技术的优势和挑战。
芯片组使 GPU、CPU 和 IO 组件小型化，以适应越来越小巧紧凑的设备和硬件，并可以将各种功能集成到更简化、统一的设计中。易于扩展、更快创新和成本效益都是芯片组的优势，同时还增强了功能和性能效率。
然而，尽管小芯片可广泛应用于智能手机、汽车系统、高性能计算 (HPC)、数据中心和云计算，但它们并非旨在取代性能效率更高的单片 SoC。
半导体制造工艺未来半导体节点将逐渐变小，通过增加组件密度和功能密度，可能有助于改善芯片和单片设计。单片集成目前因其性能质量和能效而广泛应用于 HPC，而芯片可以使用不太先进的节点来制造专用组件，从而降低成本并缩短上市时间。
IDTechEx 预测的另一个未来趋势是先进的 3D 堆叠，通过这种技术可以改善芯片和单片设计的互连性和热管理，从 2D 结构转向 3D 结构，从而实现更紧凑、更高性能的系统。
Chiplet技术解决的问题Chiplet技术通过将一个大的芯片分解成多个小的模块（即Chiplet），然后通过高速互连技术将它们组合起来，以实现整个芯片的功能。与传统单片系统相比，具有以下优点：
可重新使用的知识产权**：**同一个chiplet可以在许多不同的设备中使用。
**更快的上市时间：**由于小芯片可以独立设计和制造，因此可以采用更加模块化的 IC 设计方法。这可以加速开发过程，从而加快新产品的上市时间。
**设计灵活性和可扩展性：**Chiplet设计允许通过组合不同的模块来快速实现不同的功能，极大地提高了设计的灵活性和产品的可扩展性。
**提高制造良率：**与单片芯片相比，小芯片尺寸更小，可以带来更高的制造良率。如果小芯片在制造过程中出现故障，可以在不丢弃整个芯片的情况下进行更换，从而减少浪费和成本。
多芯片（chiplet）设计导致额外面积增加主要是因为需要额外的互连区域、每个芯片的封装边界、可能的冗余设计元素以及布局和功率分配的考虑。尽管这会带来一定的面积和成本增加，但通过显著提高良率、降低单芯片复杂性和增加设计灵活性，多芯片设计在总体上能有效降低生产成本并提升生产效率，为满足快速变化的市场需求提供了一种有效的策略。
Chiplet技术趋势实现通用互连标准可实现不同制造商的芯片之间的互操作性，并提高其使用灵活性。随着美国、中国、德国和日本等国家对芯片的兴趣日益浓厚，这一点将尤为有用。芯片设计交易所 (CDX) 正在努力实现芯片设计的开放格式，以克服标准化方面的挑战，这对于促进芯片在各个领域的更广泛采用是必不可少的。
芯片之间的通信对于实现互连和可靠性也至关重要。IDTechEx 报告称，目前正在开发多种技术来实现这些目标，包括通用芯片互连快递 (UCIe) 和线束 (BoW)。
新的测试方法正在涌现，以应对与芯片技术相关的挑战。IDTechEx 强调使用可测试设计 (DFT) 和内置自测试 (BIST) 策略作为测试芯片的经济可行解决方案。这些方法有助于克服测试互连芯片的复杂性，通过直接在芯片设计中实现故障检测、诊断和优化，减少对外部测试设备的依赖。此外，正在开发分层测试和芯片间通信测试等先进技术，以确保跨芯片接口的全面测试覆盖。
虽然测试策略侧重于确保功能性和可靠性，但铜混合键合等键合方法的进步正在彻底改变芯片集成。铜混合键合消除了传统的焊料凸块，实现了超细间距连接，并提高了电气和热性能。这种键合技术支持更高的互连密度并降低寄生电阻，使其成为紧凑型高性能芯片系统的关键推动因素。
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