當前位置:首頁 > 資訊中心 > 業內新聞
半導體産業,封裝如此重要!
發布時間:2018-10-24
浏覽次數:725

  現任中芯國際獨董的蔣尚義前(22)日出席研討會發表全球半導體现况,并指出大陆要在半導體领域追赶差距不能只看芯片,而是要改良整体系统层面,先进的封装技术将成为当中关键。
  
  媒体报导,蒋尚义前天出席南京「2018年集成电路产业发展研讨会」进行演讲,针对摩尔定律、半導體现况发表看法。据悉,蒋尚义在演讲时还一度因踩空而从舞台跌落至地上,似乎有扭伤,但所幸大致无碍,蒋尚义也在台上坚持至演讲结束。
  
  对于大陆半導體产业,蒋尚义分析,由于起步较晚,大陆在半導體技术的追赶上一直都很辛苦,但仍存在赶超的机会,但需要放大眼界,不能只着眼芯片领域。
  
  領域中的重點並不僅在芯片,要從系統全面改良,有長遠眼光才能提前布局,才有趕超機會。
  
  大陸在今年中興通訊受美國禁售令制裁後,國內出現芯片能力不足的檢討聲浪,而引起各路資本開始追逐新創芯片公司,包括阿裏巴巴、華爲等大陸巨頭也接連發布在芯片領域的相關布局。
  
  但蒋尚义呼吁大陆业者眼光不能仅限缩在芯片,要放远至整体系统层面,他还表示,在整体系统中,如何将环环相扣的芯片供应链整合在一起,则是未来发展的重中之重,而封装行业将在其中扮演重要角色。蒋尚义指出,未来有先进封装技术的半導體世界样貌将会完全不同,故当前重点是要让沉寂30年的封装技术开始成长。
  
  延伸閱讀:封裝是摩爾定律的“救星”?
  
  在目前,摩尔定律的发展由于器件特征尺寸接近极限而正在变慢。那么如果摩尔定律遇到瓶颈了,我们该怎么办呢?有一种思路,就是“More than Moore”,即不使用直接缩小器件而是挖掘CMOS电路系统其他地方的潜力来进一步实现集成度和性能的提升。而UCLA的教授Subramanian (Subu) Iyer的志向是使用封装技术来实现“More than Moore”。
  
  在當代SoC技術中,所有的片上模塊都必須使用同樣的工藝。然而,這樣會遇到各種各樣成本以及技術上的問題。從模塊劃分角度來看,不同的模塊有不同的需求。舉例來說,高性能數字模塊(如GPU和APU中的運算單元)需要非常快的操作速度,因此更適合使用特征尺寸小的先進CMOS工藝。相反,對于模擬、射頻以及混合信號電路來說,先進制程中由于電源電壓較小,因此會導致較低的信噪比以及較差的線性度。
  
  因此,这些电路其实更适合使用较成熟的工艺去实现。如果使用SoC,则所有模块都使用同一种工艺,显然不是最优解。因此,使用封装技术实现More than Moore的第一个好处就是不同的模块可以用各自合适的工艺去实现,最后再用封装技术集成在同一封装内。
  
  More than Moore第二个解决的问题是内存访问问题。之前提到过,Iyer提出的eDRAM可以部分解决片上SRAM不够大的问题,但是对于主内存(容量高达几GB)的访问功耗和延迟问题,光eDRAM还是不够的。More than Moore通过高级封装技术把内存与处理器放在同一封装内,从而实现高速内存访问。目前Nvidia的GPU已经在使用基于HBM封装技术的超高速内存以保证性能,可以说是More than Moore的胜利。
  
  话说回来,Iyer在UCLA的More than Moore研究是大规模异质互联。目前异质互联的模块数量还不高,往往只有两三个芯片模块在封装内做异质互联。Iyer的研究目标则是把异质互联芯片模块数量提升到数十个甚至上百个,而且去掉封装,把所有的芯片直接装在板上。
  
  爲什麽需要大規模異質互聯?這是因爲目前小規模異質互聯中,每一塊芯片都是大規模定制芯片,很難形成規範,也很難統一接口標准。這就造成了設計上的困難,也很難規模化。而且,芯片之間引腳的間距不定,通訊接口必須使用功耗較大的SerDes,這就造成了功耗過大。
  
  Iyer的思路是,把一塊大芯片拆成很多小而且接口標准化的小模塊芯片(Dielet),之後用封裝級互聯集成到一起。由于每塊芯片的尺寸小而且形狀固定,因此芯片間的間距也可以做到很小,這樣大部分SerDes可以省去,只留下部分距離很遠的引腳需要SerDes,這就節省了功耗。而且,由于接口和尺寸標准化,因此可以更容易地把規模做大。每一塊小芯片都可以是一個IP,這樣就誕生了一個新的大規模異質互聯的生態。
  
  为了实现这一伟大目标,Iyer教授在UCLA建立了异质集成与性能进化中心(Center for Heterogeneous Integration and Performance Scaling, CHIPS),并与各个领域的众多大咖(如计算机领域的Jason Cong,医学院的Tzung Hsiai等)合作。让我们期待这位Super Star在UCLA的作为!
  
  默克半導體事业处处长林柏延也认为,部分5纳米与3纳米所使用的材料都差不多,因此有些厂商会从不同的光罩、制程,甚至是封装技术来改善芯片效能,提升系统的整合度。可看到目前业界正积极尝试不同封装技术,强化产品性能并缩小产品尺寸,例如采用3D堆叠的方式。
  
  也就是說,封裝拯救摩爾定律的時代將要到來?