关于芯片设计所面临的问题和挑战
几十年来 ， 芯片制造商每隔18到24个月就推出一种新的工艺技术 。在这样的节奏下 ， 厂商们推出了基于最新工艺的新芯片 ， 使得晶体管密度更高、成本更低 。
这个公式从16nm/14nm节点开始被解开 。突然间 ， 集成电路的设计和制造成本猛涨 ， 从那时起 ， 一个完全规模化的节点的周期从18个月延长到2.5年甚至更长 。当然 ， 并非所有芯片都需要高级节点 。而且 ， 并不是所有现在放在同一个模具上的东西都能从缩放中获益 。
这就是薯片适合的地方 。更大的芯片可以分解成更小的碎片 ， 并根据需要进行混合和匹配 。晶片大概比整体式晶片有更低的成本和更好的产量 。
芯片不是封装类型 ， 它是包装架构的一部分 。利用芯片 ， 模具可以集成到现有的封装类型中 ， 例如2.5D/3D、扇出或多芯片模块（MCM） 。有些公司可能会使用芯片开发全新的架构 。
所有这些都取决于需求 。“这是一种架构方法 ， ”UMC负责业务开发的副总裁Walter Ng说 。“它正在为所需任务优化硅解决方案 。它也在优化经济解决方案 。所有这些都有性能方面的考虑 ， 无论是速度、热量还是功率 。它还有一个成本因素 ， 这取决于您采取的方法 。”
这里有不同的方法 。例如 ， 使用一种叫做Foveros的芯片技术 ， 英特尔去年推出了一个3D CPU平台 ， 这将一个10nm处理器内核和四个22nm处理器内核组合在一个封装中 。
文章插图
AMD、Marvell和其他公司也开发了类似芯片的产品 。通常 ， 这些设计针对的是与当今2.5D封装技术相同的应用 ， 例如AI和其他数据密集型工作负载 。英特尔公司的纳吉塞蒂说：“现在 ， 插入器上的逻辑/内存可能是最常见的实现方式 。”“在需要大量内存的高性能产品中 ， 您将看到基于芯片的方法 。”
但芯片并不会主导整个市场 。纳吉塞蒂说：“设备的种类和数量都在不断增加 。” 。“我不认为所有产品都会采用基于芯片的方法 。在某些情况下 ， 整体建模将是成本最低的选择 。但对于高性能产品 ， 可以肯定地说 ， 芯片技术将成为一种常态 ， 如果还没有的话 。”
英特尔和其他公司有能力开发这些设计 。一般来说 ， 开发基于芯片的产品需要已知的好的模型、EDA工具、芯片到芯片互连技术和制造策略 。
“如果你看看今天谁在做基于芯片的设计 ， 他们往往是垂直整合的公司 。他们内部都有自己的产品 ， ”日月光销售和业务开发部高级主管Eelco Bergman说 。“如果你要把几块硅缝在一起 ， 你需要有关于每一块芯片的详细信息 ， 它们的体系结构 ， 以及这些芯片上的物理和逻辑接口 。您需要有EDA工具 ， 以便将不同芯片的协同设计捆绑在一起 。”
公司内部没有所有的部件 ， 有些东西有货 ， 有些还没准备好 。挑战在于找到必要的部分并将其整合 ， 这需要时间和资源 。
芯片似乎是现在最热门的话题 。主要原因是边缘应用程序和架构的多样性 ， ”Veeco首席营销官Scott Kroeger说 。“如果处理得当 ， 芯片可以帮助解决这个问题 。那里还有很多工作要做 。问题是 ， 如何才能开始将所有这些不同类型的设备整合到一个设备中 。”
那么从哪里开始呢？对许多人来说 ， 设计服务公司、制造厂和OSAT是可能的起点 。一些制造厂不仅为其他制造厂制造芯片 ， 而且还提供各种封装服务 。
【关于芯片设计所面临的问题和挑战】 一些公司已经在为芯片时代做准备 。例如 ， 台积电正在开发一种称为集成芯片系统（systemon Integrated Chip ， SoIC）的技术 ， 该技术可以为客户提供类似于3D的芯片设计 。台积电也有自己的芯片对芯片互连技术 ， 称为lipinco 。
其他制造厂和osat提供各种先进的封装类型 ， 但他们没有开发自己的芯片到芯片互连方案 。取而代之的是 ， 制造厂和osat正与各种正在开发第三方互连方案的组织合作 。这仍然是一项正在进行的工作 。
互连至关重要 。芯片到芯片互连将封装中的一个芯片连接到另一个芯片 。每个芯片由一个带有物理接口的IP块组成 。一个具有公共接口的芯片可以通过短距离导线与另一个芯片通信 。
许多公司已经开发出具有专有接口的互连 ， 这意味着它们被用于公司自己的设备 。但为了扩大芯片的应用范围 ， 该行业需要具有开放接口的互连 ， 使不同的芯片能够相互通信 。
ASE的Bergman说：“如果该行业想建立一个支持基于芯片的集成的生态系统 ， 那就意味着不同的公司必须开始彼此共享芯片IP 。” 。“这些都是传统上做不到的事情 ， 这是个障碍 。有一种方法可以克服这一点 。这些设备没有共享所有的芯片 IP ， 而是实现了一个集成的标准接口 。”
为此 ， 业界正从DRAM业务中吸取教训 。DRAM制造商使用标准接口DDR来连接系统中的芯片 。“［使用这个接口 ， ］我不需要知道内存设备设计本身的细节 。伯格曼说：“我只需要知道接口是什么样子的 ， 以及如何连接到芯片上 。“当你开始谈论芯片时 ， 情况也是如此 。我们的想法是降低IP共享的障碍 ， 比如说 ， “让我们朝着一些通用的接口前进 ， 这样我就知道我的芯片和你的芯片的边缘需要如何以一种模块化的、类似乐高的方式连接在一起 。”
责任编辑：tzh
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