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芯粒Chiplet技术起源历史和市场应用与先进芯粒封装清洗

合明科技 👁 2134 Tags:芯粒技术先进芯片封装清洗 chiplet 封装

chiplets 的想法起源于 DARPA CHIPS(Common Heterogeneous Integration and IP)项目。由于最先进的 SoC 并不总是适合小规模应用,因此为了提高整体系统的灵活性,CHIP 计划寻求创建一种新的 IP 重用范例,即 chiplet。


芯粒是小型模块化芯片,可以组合形成完整的片上系统 (SoC)。它们被设计用于基于芯粒的架构,其中多个芯粒连接在一起以创建单个复杂的集成电路。与传统的单片 SoC 相比,基于芯粒的架构具有多项优势,包括提高性能、降低功耗和提高设计灵活性。Chiplet 技术相对较新,半导体行业的许多公司正在积极开发。

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Chiplet 是一种新型芯片,为设计复杂的 SoC 铺平了道路。Chiplet 可以被视为乐高积木的高科技版本。一个复杂的功能被分解成一个小模块,然后是可以非常有效地执行单个特定功能的芯粒。因此,使用芯粒的集成系统可以包括:数据存储、信号处理、计算和数据流管理,构建称为“芯粒”。

Chiplet 是封装架构的一部分,它可以定义为一块物理硅片,通过使用封装级集成方法将 IP(知识产权)子系统与其他 chiplet 封装在一起。可以说,chiplet 技术在单个封装或系统中集成了多种电气功能。

利用芯粒技术,工程师可以通过将不同类型的第三方 IP 组装到单个芯片或封装中来快速且经济高效地设计复杂芯片。这些第三方 IP 可以是 I/O 驱动程序、内存 IC 和处理器内核 。

虽然当今大多数电子设备中的计算机技术在很大程度上仍由传统芯片组主导,但随着时间的推移,这种趋势似乎很明显会发生变化。许多专家认为,随着这些先进技术的发展,专用芯粒将成为消费设备的普遍特征。有许多可靠且更便宜的技术可用于设计芯粒。

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摩尔定律是英特尔联合创始人戈登摩尔于 1965 年做出的预测,即微芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番,从而导致计算能力呈指数级增长并降低成本。Chiplet 技术可以看作是扩展摩尔定律并延续半导体行业提高性能和降低成本的趋势的一种方式。

芯粒技术可以帮助扩展摩尔定律的一种方式是允许创建更复杂和更强大的 SoC,而无需将所有必要的组件安装到单个单片芯片上。通过将复杂的 SoC 分解成更小的模块化芯粒并将它们连接在一起,可以继续扩大晶体管和其他组件的数量,而不会达到单个芯片的物理极限。这有助于跟上摩尔定律预测的性能改进和成本降低的步伐。

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如今,异构芯粒集成市场增长更加迅速。AMD 的 Epyc 和英特尔的 Lakefield 等不同的微处理器采用芯粒设计和异构集成封装技术进行大量生产。


芯粒历史


芯粒的概念已经存在了几十年,但近年来作为应对缩小传统单片 IC 挑战的一种方式获得了更多关注。随着摩尔定律的不断推进,单片IC的尺寸和复杂度显着增加,导致成本更高,制造难度更大。基于芯粒的设计为这些挑战提供了一个潜在的解决方案,它允许公司使用更小、更专业的芯粒,这些芯粒可以轻松组合并组装成一个完整的系统。

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“Chiplet”这个词相对较新,只使用了大约五年左右。它最初是由密歇根大学的研究人员和科学家创造的,当时他们开始研究改进计算机芯片设计、效率和功能的方法。这个词是“chip”和“petite”的组合,可以翻译成“小”的意思。因此,Chiplet 是一种非常小的计算机芯片,用于高科技设备,可执行比传统 CPU 芯片更复杂的任务。它在过去几年发展迅速,许多专家认为,由于其增强的功能,它将开始取代消费设备中的传统芯片组。

2007 年 5 月,DARPA(国防高级研究计划局)启动了首个用于异构芯粒的COSMOS(硅基复合半导体材料)。DARPA 启动了CHIPS,其目的是用芯粒制造模块化计算机。它还涉及不同的集成标准、IP 块和可用的设计工具。


市场预测


芯粒市场预计在未来几年将经历显着增长。根据 MarketsandMarkets 发布的一份报告,到 2025 年,该市场的价值预计将达到 57 亿美元。这表示从 2020 年到 2025 年的复合年增长率 (CAGR) 为 18.9%。

根据 Transparency Market Research 发布的一份报告,到 2031 年,芯粒市场的价值预计将达到 472 亿美元。这代表 2021 年至 2031 年的复合年增长率为 23.9%。该预测考虑了对高性能计算和数据分析不断增长的需求,以及电子设计中模块化和定制化的增长趋势。

这些数据表明,芯粒市场有望在未来几年实现有希望的增长。芯粒是小型模块化芯片,可以组合成更大、更复杂的片上系统 (SoC)。与传统的单片芯片相比,它们具有许多优势,包括提高性能、节省成本和设计灵活性。这些因素,加上对高性能计算和数据分析的需求不断增长,可能会在未来几年推动芯粒市场的增长。


芯粒-先进芯片封装清洗:

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

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