算力时代，进击的先进封装

在算力撬动一切的今天，先进封装与Chiplet设计几乎已成为高性能芯片的必然选择。在先进封装技术与Chiplet架构的双力作用下，芯片这艘一度受困于摩尔定律的巨轮再次向前航行，先进封装功勋卓著。

2023年5月11日，第95届CEIA中国电子智能制造高峰论坛在苏州成功举办。国内外知名品牌，业内500余位知名专家、学者齐聚一堂，共同探讨高可靠性测试技术方案，共商未来发展机遇。奇异摩尔先进封装专家，徐健先生受邀发表《算力时代的先进封装技术》的主题演讲，探讨大算力时代，先进封装与Chiplet技术的发展与应用。

封装：从幕后英雄，到前台主角

“封装是半导体制造的重要环节，起到保护、支撑、散热，以及连接外部电路的作用……”。封装的这一定义，在今天看来，已不足以概括先进封装的价值。‍‍‍‍‍‍

随着先进制程带来的成本优势和先发优势减弱，异质异构集成已成为行业公认提升系统性能、降低成本的关键技术之一，其实现极大地依赖于先进封装技术。

在异质异构的世界里，chiplet是“生产关系”，是决定如何拆分及组合芯粒的方式与规则；先进封装技术是“生产力”，通过堆叠、拼接等方法实现不同芯粒的互连。先进封装技术已成为实现异质异构的重要前提。

随着Fab厂商纷纷试水封装赛道，通过Fab工艺加持封装，先进封装工艺的革新也层出不穷。从传统2D封装发展至2.xD、2.5D和3D封装，先进封装技术维度的革新，为芯片的集成提供了全新的可能性。

与传统封装相比，先进封装能够实现更小的线宽、线距，从而提供更好的电气性能和速度；通过更好的互连设计和更高的集成度，减少PCB与芯片之间的巨大代差的影响，并承载更多的IO以而实现单位空间内更高密度的系统集成，从而满足产品在大算力和小型化方面的需求。

徐健先生表示，先进封装与当下火遍全球的Chiplet概念密不可分。Chiplet设计基于先进封装技术，涵盖了从2.xD、2.5D到3D封装的多种范畴。Chiplet将不同的芯粒模块化，再通过先进封装技术，进行芯粒之间的互连，从而实现更高规模的集成。

其中，2.5D封装通过无源Silicon Interposer、TSV通孔进行进行同层线路、不同芯片间的互连，可以有效实现芯片性能的提升。

3D封装形式被认为是Chiplet设计与先进封装的下一阶段，其与2.xD和2.5D的显著不同在于中介层的性质。从封装层面来说，Base die较2.5D的无源中介层更进一步，升级为一颗独立可用的完整芯片，从而让芯片的集成度得到了更大程度的提高。

Base die中往往会集成cache、电源管理器等辅助功能模块，通过上下层芯片的die2die进行芯片间的立体通信。目前，全球各大头部企业都在布局这一赛道。在可预见的时间里，2.5D-3D封装与Chiplet的组合，将成为大算力芯片提升性能、降低成本最有效方式。这一趋势也引发了先进封装结构中新型互联单元：Base die的需求。

Basedie作为3D Chiplet的必备模块，已成为AMD和Intel为首的头部大厂的重要研发课题之一。国内这一领域尚在起步阶段，也有少量具有前瞻视角的企业提前布局这一赛道。其中，奇异摩尔作为国内首批专注于2.5D和3D Chiplet研发的公司，基于Chiplet架构，为客户提供核心通用互联芯粒及系统级解决方案，旗下产品线分为两大部分，其一是2.5D、3D芯粒系列，其二是Die-to-Die IP系列。奇异摩尔基于UCIe标准，提供覆盖各种不同类型、综合能力强、具高带宽、低延时、低功耗的Die2Die IP，支持2.x/2.5/3D 等多种封装形态。

奇异摩尔为客户提供基于IO Die和Base Die的完整解决方案，基于核心互联芯粒，客户只需设计少量功能单元，即可搭建产品系列平台，能极大地降低研发及量产的成本。奇异摩尔的解决方案覆盖数据中心、自动驾驶、边缘AI、5G、6G移动通信等需要大算力芯片的领域。客户可以最高提升芯片的系统性能至1.5倍，并实现研发成本（80%）和量产时间（60%）的下降。

如何进行Chiplet封装设计

徐建表示，从封装设计方式上来讲，Chiplet与传统封装有所不同。由于Chiplet封装中涉及多个芯粒的集成，不同芯粒可能具有不同的热、电、结构特性。在封装设计过程中需要更加细致地考虑热管理、流体流动、电性能和结构布局等因素，以确保整体系统的稳定性和可靠性。

此外，Chiplet封装需要在芯片后端增加一些额外的流程，如PV（Physical Verification，物理验证）、时序分析、电性能和热力分析等。这些流程确保了芯片封装的可行性和可靠性，并帮助优化设计和解决潜在的问题。这些差异也增加了chiplet封装设计的复杂性。

Chiplet封装设计需要考虑各个芯粒的协同工作，并进行系统级优化，以实现整体系统的性能和功耗平衡。这涉及到芯片之间的通信带宽、延迟、功耗消耗等方面的综合考虑，以满足应用需求并提供最佳的性能。

奇异摩尔在Chiplet生产和测试方面有着丰富的实践经验，同时拥有多样化的产业资源，可提供世界领先水平的先进封装设计、小规模打样测试和其他服务，以尽可能低的成本助力客户解决Chiplet领域中最棘手的挑战。

同时，奇异摩尔也与主流FAB及OSAT通力协作，提供Chiplet量产管理服务；客户只需自研核心芯片，无需管理其他芯粒及复杂封测流程，即可轻松实现Chiplet量产，并可以通过共享奇异摩尔平台供应链体系，有效降低量产成本。