超越摩尔：Chiplet时代如何为“芯片联盟”进行终极体检？

前言： 当业界为2纳米之后的物理极限未雨绸缪，一条名为“Chiplet”（芯粒）的技术路径正将半导体创新从晶圆厂引向封装厂。它允许多个采用不同工艺、来自不同厂商的芯粒，像组建“联盟”一样通过先进封装（如CoWoS）集成在一起，共同构成一个更强大的系统级芯片。然而，当这个功能强大、成员各异的“芯片联盟”被密封在同一个封装体内，一个前所未有的挑战随之浮现：我们该如何为这个高度异构、内部紧密协作的“微系统”，进行一次确保其长期稳定运行的“终极体检”？ 传统的单体芯片测试方法，在这个联盟面前已经彻底失效。

一、 趋势洞察：从“单体检测”到“系统级验证”的范式革命
Chiplet技术被视为延续摩尔定律经济效益的关键，其核心优势在于通过异构集成提升性能、降低成本和加速上市。然而，这也从根本上改变了芯片测试的范式和对象。测试的目标不再是单个、均质的硅片，而是一个在封装后才首次形成的完整电子系统。

这个“系统”的复杂性体现在：它可能包含采用5纳米工艺的计算芯粒、12纳米工艺的I/O芯粒、以及来自第三方的存储芯粒或模拟芯粒。它们通过硅中介层或基板上的高密度互连线（如UCIe标准）通信，共享电源和散热路径。因此，传统的在晶圆测试（CP）和最终测试（FT）之间清晰的职责划分被打破，测试重心必须后移，聚焦于封装完成后的 “系统级测试（System Level Test, SLT）” 与 “互连及协同功能验证” 。这不仅是测试地点的变化，更是测试哲学、技术和工具的全面升级。

二、 技术挑战：“芯片联盟”体检的三大难关
为这样一个异构“联盟”提供可靠的“体检”报告，需要攻克三大核心难关，它们共同定义了Chiplet时代测试的复杂性：

1.互连通道的“信号完整性”极限测试
芯粒间互连（如UCIe）的数据速率已步入数十Gbps的超高速领域。在封装后，微米级的走线长度差异、中介层的材质缺陷、或热应力引起的形变，都可能导致信号完整性（SI）的劣化，引发间歇性的高误码率。测试必须在实际工作频率下，对每一条关键高速通道进行误码率（BER）扫描、眼图分析和串扰评估，而这在封装后有限的可访问性下极为困难。

2.系统级的“功耗与热”协同管理验证
不同芯粒的功耗特性、工作状态（激活/休眠）可能差异巨大，它们被紧密封装后，会产生复杂的相互热影响和电源噪声耦合。测试需要模拟真实应用场景，验证在最坏情况功耗负载下，电源配送网络（PDN）能否稳定供电，局部热点是否会导致某个芯粒降频或失效，以及整个系统的热管理方案是否有效。

3.异构系统的“协同配置”与烧录
Chiplet系统在启动前，需要为各个芯粒分别载入正确的固件、微码、驱动程序和特定的协同配置参数（如互连训练参数、功耗管理策略）。这个过程（烧录）变得异常复杂：它本质上是为多个独立的“大脑”同时、有序地安装操作系统和协作协议。 必须确保多源头、多协议的数据流能准确、同步地注入，并能在系统启动时被正确读取和识别。

三、 解决方案：构建面向“系统联盟”的智能体检中心
应对上述挑战，需要构建一套全新的、能够理解并验证“芯片联盟”整体健康的智能测试与配置体系：

基于硅基板的“内窥镜”式测试访问：为了在封装后仍能对内部互连进行高精度测试，需要借助硅转接板（Interposer）上预留的专用测试通道或先进的可测试性设计（DFT），如边界扫描（JTAG）链的增强版本，以实现对关键节点的可控与可观。这如同为封装体安装了“内窥镜”。

仿真驱动的系统级测试（SLT）与监控：在接近最终使用环境的板卡上，运行真实的操作系统和应用软件，进行长时间、高负载的系统级压力测试。同时，集成先进的功耗与热监控传感器，实时采集并关联分析每个芯粒乃至关键模块的功耗、温度与性能数据，绘制出系统的“协同工作健康图谱”。

支持多协议、多任务的协同烧录引擎：烧录设备需进化成为一个 “协同配置管理器” 。它需要具备同时处理多种底层通信协议（如PCIe, I2C, SPI, 专用Die-to-Die协议）的能力，并能根据预设的“配置剧本”，有序地向不同芯粒分发数据、验证回读，并最终生成一份涵盖所有成员的、统一的烧录与配置完成报告。

结语：
Chiplet将半导体的创新从单一的硅片，拓展到了整个封装系统。这场“超越摩尔”的征程，成功与否不仅取决于设计和封装的能力，更取决于我们能否在最后关头，为这个精密的“芯片联盟”提供一份令人信服的、关于其长期协同作战能力的“健康证明”。

在您看来，推动Chiplet大规模落地的最大测试障碍是什么？是缺乏统一的可测试性标准，是系统级测试的过高成本，还是协同烧录的工程复杂度？ 欢迎在评论区分享您的洞察与挑战。当芯片学会“团队作战”，我们的检验技术，也必须跟上这场进化。在这一前沿领域，与具备系统级验证视野和深度协议整合能力的伙伴合作，正成为将Chiplet蓝图转化为可靠产品的关键路径。

审核编辑 黄宇