電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺(tái)

PCB聯(lián)盟網(wǎng)

搜索
查看: 76|回復(fù): 0
收起左側(cè)

Marvell | 異構(gòu)集成的技術(shù)路線圖

[復(fù)制鏈接]

465

主題

465

帖子

3514

積分

四級(jí)會(huì)員

Rank: 4

積分
3514
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
發(fā)表于 2024-9-25 08:00:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
引言
- |$ a+ {3 [" _( S半導(dǎo)體行業(yè)長(zhǎng)期依賴技術(shù)路線圖來(lái)指導(dǎo)其發(fā)展并促進(jìn)合作。這一傳統(tǒng)始于1993年的美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(NTRS),后來(lái)演變?yōu)閲?guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)。如今,隨著進(jìn)入半導(dǎo)體技術(shù)的新時(shí)代,異構(gòu)集成路線圖(HIR)成為焦點(diǎn),應(yīng)對(duì)將多樣化組件集成到統(tǒng)一系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇[1]。$ e% |( {8 B. g
7 {! `2 \) T2 c0 a

, G1 S$ V& a$ p/ t

& v# V( o8 _' ]6 P3 E技術(shù)路線圖的演變
3 S4 _* c0 @. s4 v* A半導(dǎo)體技術(shù)路線圖的旅程始于戈登·摩爾博士在德克薩斯州歐文組織的一次富有遠(yuǎn)見(jiàn)的研討會(huì)。這次活動(dòng)匯集了179位技術(shù)專家,共同創(chuàng)造了行業(yè)未來(lái)的愿景。1993年發(fā)布的NTRS成為第一個(gè)開(kāi)源半導(dǎo)體技術(shù)路線圖。- |) f/ k' C% L" G; \& d; w- O

8 ]. [. e$ l5 t9 m圖1:展示AMD的3.5D 封裝。
8 C$ r- I% a" W7 D0 |
& {5 y  q( S. B; A* Z隨著行業(yè)全球化,NTRS擴(kuò)展為包括國(guó)際合作的ITRS,始于1998年。這項(xiàng)全球努力持續(xù)到2016年,ITRS的最后一版發(fā)布。認(rèn)識(shí)到持續(xù)合作的重要性,ITRS的異構(gòu)集成團(tuán)隊(duì)決定繼續(xù)推進(jìn)路線圖工作,聚焦于摩爾定律進(jìn)展的下一個(gè)時(shí)代和電子技術(shù)復(fù)興。
0 ?, f& @  G8 L1 @: Z- o" Y, C: V6 k* S
理解異構(gòu)集成
" _' ~3 [4 M1 g# M& ~+ W# w異構(gòu)集成指將不同組件組裝成更高級(jí)系統(tǒng)。這種方法包括多個(gè)方面:
  • 材料:集成具有不同特性的材料。
  • 組件類型:結(jié)合集成電路、光電子技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)和傳感器。
  • 線路類型:整合DRAM、Serdes、邏輯、射頻和電源線路。
  • 硅節(jié)點(diǎn):集成來(lái)自不同工藝技術(shù)的組件。
  • 鍵合和互連方法:利用各種技術(shù)連接組件。* @  s% ~" f4 a0 i& X3 U  M
    [/ol]# P8 F9 ~; A  z/ y0 D% ^- f

    - ^& j. I2 C! X: ?( ]1 f1 H( s; A ) I# ], N' o+ S- U- f
    圖2:展示了復(fù)雜的異構(gòu)集成例子,顯示多個(gè)Chiplet堆疊在有源中間層上。
    ! f: q: m! s. Q7 `; ^  e% E# d5 G: ~% W! E0 ~& @
    HIR涵蓋廣泛主題,組織成幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域:
  • 集成過(guò)程
  • 異構(gòu)集成組件
  • 系統(tǒng)和市場(chǎng)應(yīng)用
  • 跨領(lǐng)域主題
    ! D. a% B6 D7 g, ?; i[/ol]
    1 p3 j7 J3 E3 [8 b6 u( o$ w& K這些領(lǐng)域進(jìn)一步分為23個(gè)章節(jié),涵蓋從單芯片集成到新興研究材料和安全考慮的各個(gè)方面。" r$ Q. x# U$ q3 s( b4 @% R" V

    5 [: U1 P/ B0 W$ b: A圖3:顯示異構(gòu)集成路線圖的結(jié)構(gòu),展示其各個(gè)章節(jié)和重點(diǎn)領(lǐng)域。: c+ G7 E8 y2 C; |

    ! e+ @& \7 \, r9 |異構(gòu)集成的挑戰(zhàn)和機(jī)遇/ M" N5 H  L) K& h% m0 u
    隨著行業(yè)向更復(fù)雜的集成系統(tǒng)發(fā)展,新的挑戰(zhàn)出現(xiàn)。最關(guān)鍵的領(lǐng)域之一是可靠性。異構(gòu)集成引入了新的多尺度芯片封裝相互作用和多物理失效模式,需要解決。
    7 m+ V' E. P2 Q, a$ h. A- h) x4 g5 R" W1 N& h

    % B  \) D3 s# |5 l+ Z* N7 i* `圖4:顯示異構(gòu)集成系統(tǒng)的可靠性浴盆曲線,說(shuō)明多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)性失效模式。
    : ?% N; u1 ^" z( J1 n
    " |+ o* N8 D0 |為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),行業(yè)正在開(kāi)發(fā)新的方法來(lái)管理可靠性。這些方法結(jié)合了自下而上的物理模型和自上而下的大數(shù)據(jù)分析。目標(biāo)是創(chuàng)建"數(shù)字孿生"——物理系統(tǒng)的虛擬表示,可以預(yù)測(cè)和管理產(chǎn)品整個(gè)生命周期的可靠性。
    6 V# I7 X6 X) |& S6 H9 ^- h& |( H3 Y0 \+ Q. [# M

    7 {( q8 i+ D; _1 ~0 r, r圖5:展示了管理可靠性的"數(shù)字孿生"概念,顯示自下而上和自上而下方法的融合。0 V* U# Y" o9 Y+ M6 ~8 t2 w7 @! ?

    , S. f. m. j# v/ AHIR概述了未來(lái)15年可靠性進(jìn)展的路線圖:
  • 1-5年:開(kāi)發(fā)多物理融合方法用于可靠性保證,結(jié)合基于物理和機(jī)器學(xué)習(xí)的工具。
  • 5-10年:為下一代穩(wěn)健HI系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)健康管理(PHM)創(chuàng)建融合方法,關(guān)注容錯(cuò)和彈性設(shè)計(jì)。
  • 10-15年:發(fā)展到具有集成自主生命周期管理能力的智能、自適應(yīng)和可重構(gòu)產(chǎn)品,包括自我認(rèn)知和自我修復(fù)系統(tǒng)。- a5 a5 W9 W9 K! P, c7 ]
    [/ol]. O$ c  v6 l) z
    熱管理:關(guān)鍵挑戰(zhàn)
    0 [2 H6 g2 g/ B4 A隨著系統(tǒng)集成度越來(lái)越高,熱管理變得越來(lái)越重要。HIR確定了熱技術(shù)進(jìn)步的幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域:
  • 熱界面材料:開(kāi)發(fā)更高效的材料用于組件間的熱傳遞。
  • 高性能計(jì)算多芯片模塊的系統(tǒng)熱限制:推動(dòng)高性能計(jì)算應(yīng)用的冷卻邊界。
  • 嵌入式液體冷卻:探索芯片和芯片堆疊的先進(jìn)冷卻技術(shù)。
  • 先進(jìn)熱材料:研究具有優(yōu)異熱性能的新材料。
  • 熱機(jī)械建模:開(kāi)發(fā)更好的工具來(lái)預(yù)測(cè)和管理異構(gòu)系統(tǒng)中的熱應(yīng)力。0 f. |# A  w& l7 h: `
    [/ol]
    : H% d4 w/ b) ^9 E9 S3 S! S' w' x( Z, `* m' A$ L' ^# s2 g

    1 s9 T  Y( ~( k* B8 ]% R圖6:概述了異構(gòu)集成的先進(jìn)熱技術(shù)和研究領(lǐng)域。
    2 B. q. H8 l# Z8 G9 T2 \+ K3 O" j  z' V6 k" b! T5 G; j  G
    協(xié)同設(shè)計(jì):整體方法' i" V4 p. c/ Z0 U% \
    為充分實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成的潛力,協(xié)同設(shè)計(jì)方法不可或缺。這種方法同時(shí)考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面,包括:
  • 布局和布線
  • 架構(gòu)
  • 電磁和電氣考慮
  • 熱管理
  • 智能材料
  • 測(cè)試和可靠性
  • 機(jī)械考慮
    9 H8 h  j5 ^* r# y% W[/ol]
    4 Y1 f6 z% y% b, Y* [: o; ]3 u) n4 i. L

    9 B5 Q" e4 r# c- y' k. [
    + t+ X- V' Q/ s, D + q7 O  E& f" E& G4 D0 C* h
    圖7:顯示多尺度和多物理芯片封裝相互作用(CPI)流程,說(shuō)明異構(gòu)集成中協(xié)同設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
    ; e9 m  c: X1 @4 _2 t1 s' Q  w5 U: W% Y: A
    協(xié)同設(shè)計(jì)方法需要大量基礎(chǔ)設(shè)施和研究支持。大學(xué)在通過(guò)研究和人才培養(yǎng)推動(dòng)該領(lǐng)域發(fā)展方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外,開(kāi)源工具和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等共享資源對(duì)促進(jìn)合作和創(chuàng)新極為重要。
    " v; a. x! p2 `  x- H6 s3 N% m  \# N" b6 C! ]/ v& Q

    - r8 e. E+ r! j& u結(jié)論
    # U6 v0 ^" u9 _  J3 S6 `5 L2 W0 N異構(gòu)集成代表半導(dǎo)體技術(shù)的新前沿。通過(guò)結(jié)合多樣化的組件和技術(shù),可以提供高性能和功能。然而,這種方法也在設(shè)計(jì)、制造和可靠性方面帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。
    , ?1 s; }- h" }0 h9 k
    6 U, ^; _. f( X: o) p# n! {異構(gòu)集成路線圖為行業(yè)提供指導(dǎo),概述關(guān)鍵研究領(lǐng)域和技術(shù)里程碑。未來(lái),整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的合作——從材料供應(yīng)商到系統(tǒng)集成商——將是成功的關(guān)鍵。+ P8 V% ?9 g) H6 G* G

    % n, O4 t( C. x  }) V

    8 A) i) U! R& R, J: V參考文獻(xiàn)
    7 A& l* O: O, P* B  c/ K* n4 `[1] R. Rao, "Heterogeneous Integration Roadmap," presented at CMSE 2024, May 1, 2024.
    ! G1 n2 ?1 i6 E- |% ]* z6 K% V  |6 {. t9 F
    - END -6 C; Z* E5 [, N+ M9 c) E6 T- \

    . n$ }" m9 |( B9 O6 G軟件申請(qǐng)我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請(qǐng)?bào)w驗(yàn)免費(fèi)版PIC Studio軟件。無(wú)論是研究還是商業(yè)應(yīng)用,PIC Studio都可提升您的工作效能。* S" f: h  Y* }. B
    點(diǎn)擊左下角"閱讀原文"馬上申請(qǐng)
    1 v4 P" z' }6 }  ]! X+ v, b
    ) Y$ I* {8 `3 j! X1 x% t# t9 f" b, G" R歡迎轉(zhuǎn)載0 C# T5 s' r! ^( g  v" W

    ) `# A+ }- S# F9 y轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處,請(qǐng)勿修改內(nèi)容和刪除作者信息!; A/ L0 I. p5 X

    ( a5 \: O4 v7 M  W! G! g+ h
      r& i6 Q7 {. {' ~  V

    , P. G( Z+ M; ?& `' W% i1 x8 ~ ( W( M& q3 H  ]7 ?
    / O# ~' M" Q$ w' e9 m& R8 ?
    關(guān)注我們
    ; [6 |& x6 w' J0 A' q
    ; V4 R$ l- v$ |' T

    ) [1 i9 m) |* W) D; \! Y
    / a, \0 ~7 X* r$ o7 A: [

    + j+ A! A0 t, n* r0 @1 d . a3 O& q4 t1 y; ?/ M! H
    + {6 Y* P2 d2 M5 `
    6 f* W0 y2 e' q- b$ p$ I: P" v
                         
      ]9 p8 Q( R/ C  B# ]! {# r- Z+ A  Z& B2 K- S/ l1 ]$ z7 ]' u
    2 _. l( G6 A1 X1 u& \

    5 n3 [. K- @, i) o關(guān)于我們:- D+ {! t% n/ J. J3 G4 q
    深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開(kāi)發(fā)特色工藝芯片設(shè)計(jì)和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計(jì)解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對(duì)光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計(jì)與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計(jì)算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國(guó)內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動(dòng)特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。
    * N! v  }9 L4 j+ m' |$ K6 o; p, S" R
    http://www.latitudeda.com/% X& S2 I( o0 D$ z' r% z
    (點(diǎn)擊上方名片關(guān)注我們,發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容)
  • 發(fā)表回復(fù)

    本版積分規(guī)則

    關(guān)閉

    站長(zhǎng)推薦上一條 /1 下一條


    聯(lián)系客服 關(guān)注微信 下載APP 返回頂部 返回列表