先進封裝Chiplet技術概述

1 Chiplet技術的定義與特性

Chiplet是一種先進封裝技術，它將芯片功能分割成多個獨立的模塊，稱為Chiplet（小芯片）。每個Chiplet都具有特定的功能，例如處理器核心、存儲器控制器或其他外圍設備。這些獨立的Chiplet可以單獨設計、測試和生產，并在封裝過程中組合在一起，形成一個完整的芯片。這種模塊化的設計使得芯片開發更具靈活性和可擴展性，同時也提高了生產效率。

2 Chiplet的主要應用與發展趨勢

Chiplet技術在現代半導體行業中具有廣泛的應用和良好的發展趨勢。其中一個主要應用領域是高性能計算領域，例如數據中心和超級計算機。通過組合多個特定功能的Chiplet，可以實現更高的計算能力和效能。此外，將芯片分割成多個模塊還可以提高整體芯片的可靠性和可維護性。另一個重要的應用是在物聯網（IoT）設備和移動設備中。這些設備通常需要集成多種功能，如無線通信、傳感器、處理器和存儲器。通過使用Chiplet技術，可以獨立開發和升級不同功能的模塊，從而提供更大的靈活性和可擴展性。

3 與傳統芯片封裝的比較

相比傳統的單一芯片封裝方式，Chiplet技術具有一些顯著的優勢。首先，可以實現更高的整體芯片集成度，因為不同的模塊可以在較小的面積上組合。其次，芯片的開發周期可以更短（見表1），因為各個功能模塊可以同步開發和測試，而不需要等待整個芯片的開發完成。此外，由于不同模塊可以由不同的制造商提供，因此可以實現更多元化的供應鏈（見圖4），從而提高生產效率并降低成本。使用Chiplet技術將不同設計公司中的不同Wafer 制程的芯片集成為一個系統或子系統中。

2、 AI芯片與Chiplet結合

1 解決AI芯片發展問題的Chiplet方案隨著人工智能應用的不斷發展，AI芯片面臨著一些挑戰，例如計算能力提升、能源效率提高和更高的集成度要求。在這些挑戰中，Chiplet技術可以提供解決方案。例如，TSMC工藝和Xilinx的新一代Virtex系列FPGA產品（見圖5），基于硅基板進行集成。通過將不同的功能模塊作為獨立的Chiplet集成在一個AI芯片上，可以實現更高的計算能力。例如，將處理器核心、神經網絡加速器和存儲器控制器作為獨立的模塊，可以獨立開發和升級，同時在封裝過程中組合在一起，形成一個高性能的AI芯片。

2 AI芯片與Chiplet結合的實例分析

GPU性能提升與功能豐富逐步滿足AI運算需要。2010年NVIDIA提出的Fermi架構是首個完整的GPU計算架構，其中提出的許多新概念沿用至今。Kepler架構在硬件上擁有了雙精度計算單元（FP64），并提出GPU Direct技術，繞過CPU/System Memory，與其他GPU直接進行數據交互。Pascal架構應用了第一代NVLink。Volta架構開始應用Tensor Core，對AI計算加速具有重要意義。簡要回顧NVIDIA GPU硬件變革歷程，工藝、計算核心數增加等基礎特性的升級持續推動性能提升，同時每一代架構所包含的功能特性也在不斷豐富，逐漸更好地適配AI運算的需要。

目前已經有一些實際的AI芯片與Chiplet技術結合的實例。AMD公司的與Chiplet技術結合的實例是AMD在其Zen 2架構的Ryzen 3000系列CPU中采用了Chiplet設計 [6] 。該設計允許AMD將更多的CPU核心集成到單個CPU中。同樣，AMD也計劃將Chiplet技術應用于GPU設計中，以解決GPU制造中遇到的一些挑戰，比如增加芯片尺寸導致產量下降和成本增加。在這個GPU的Chiplet設計中，AMD使用了高帶寬互連（HBX）來促進不同Chiplet之間的通信，該互連類似于Zen 3 CPU中使用的互連方式。這種設計通過一個被稱為HBX的交叉連接來解決在GPU計算工作負載中并行性難以跨多個Chiplet傳輸的問題。而這種設計使得CPU與GPU交互時，看起來就像是與一個大型的單一GPU通信，而不是與許多小型GPU通過控制器通信。

3 AI芯片與Chiplet結合展望

AI芯片與Chiplet技術結合在未來將繼續發展和擴展。隨著人工智能應用的不斷演進，對于更高的計算能力、更低的功耗和更高的集成度的需求將持續增加。因此，進一步改進和發展Chiplet技術，并與AI芯片相結合，將是未來的發展方向。此外，隨著物聯網設備的普及，對于更靈活、可擴展的芯片解決方案的需求也將增加。因此，將AI芯片與各種不同的Chiplet結合，以滿足不同物聯網設備的需求，將成為未來的一個重要發展方向。

Chiplet芯粒-先進芯片封裝清洗：

合明科技研發的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

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