（原标题：Chiplet和异构集成到底是什么？）
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新工夫催生新术语，但这些新法式的早期可能会令东说念主困惑。
“chiplet”和“异构集成”这两个术语充斥着新闻版面、会论说文和营销演示文稿，大多半工程师都能领路他们所读到的内容。但演讲者无意会在演讲过程中禁锢，试图弄清楚某个特定的芯片是否顺应 chiplet 的要求，而异构集成对不同的东说念主有不同的含义。这两个术语都穷乏公认的界说，无法匡助领路现时困扰这两个术语的隐微永逝。
关于一些行业巨匠来说，存在芯片盘曲口就意味着硅片不错称为 chiplet。当谈到异构集成时，不合就大得多，在筹商中引申不同的圭臬时，一个东说念主的界说可能会发生变化。今天，这种筹商可能显得迂腐，但从长期来看，清楚一致的界说可能会刺激这种新兴架构的发展。
什么是chiplet？
收获于异构集成的发展（稍后会看重先容），chiplet如今已成为热点话题。将 SoC 剖判为冲突组件在某种进度上料想紧要。但将多个芯片集成到单个封装中并非簇新事。多芯片模块 (MCM) 多年来一直如斯，主要用于不太受艳羡的非主流哄骗。
在 MCM 中，构成元件频繁是以封装阵势单独出售的芯片。要是莫得定制终了，MCM 封装内的元件无需任何新特色。
那么，chiplet 是否仅仅咱们多年来一直在作念的事情的一个新称号？尽管在界说细节方面存在一些不合，但莫得东说念主以为 chiplet 仅仅往事物的一个新称号。大多半（但不是全部） chiplet 的缺点特征是将一个芯片径直连结到另一个芯片的专用神气。Synopsys 高性能狡计 IP 责罚决议产物经管副总裁 Michael Posner 示意：“它需要某种进度的芯片到芯片接口。”
有东说念主以为，只须具有圭臬化芯片盘曲口的硅才顺应要求。“对咱们来说，chiplet之是以是chiplet，唯独的圭臬等于芯片之间是否有圭臬化接口，”弗劳恩霍夫 IIS EAS 高效电子部门细腻东说念主、先进系统集成小组组长 Andy Heinig 说说念。不然，组件就仅仅一个 MCM。
尽管新接口并非必需，但现存 MCM 已证明注解这极少，chiplet可进步性能和后果，而 MCM 中的芯片则无法作念到这极少。“传统芯片遐想为单独封装，然后必须概况自行驱动印刷电路板 (PCB) 清醒，”Ansys 产物营销总监 Marc Swinnen 示意。 “因此，它在 I/O 上有大型驱动器来驱动这些外部清醒。而芯片则旨在与中介层上的其他芯片配合使用。因此，它的接口速率更快、功耗更低，而且只可驱动几毫米的清醒。这种芯片永久不成放在普通封装中，因为它莫得实足的驱动强度来驱动普通清醒。”
扫数这个词chiplet理念源于对先进节点本钱的经济担忧，以及无法坐褥大于光罩尺寸的芯片。Promex 首席运营官 Dave Fromm 示意：“chiplet不错进步总体产量并裁汰本钱，因为它们是使用更小、单个已知纯粹的芯片和稳健每个芯片的制造工夫拼装而成的，而不是将扫数功能集成在一个大型芯片级别，并使用来源进的制造节点来终了缔造内最残酷的功能。 ”
如今，很多公司遴荐独到决议来更高效地将数据从一个芯片移动到另一个芯片。关于很多东说念主来说，这使得这些芯片有履历成为芯片。关于那些但愿终了圭臬化的东说念主来说，UCIe和Bunch of Wires (BoW) 加多了认同，何况一经启动被遴荐。
圭臬问题关于 Chiplet 的普通办法至关迫切，就像今天的 IP 一样。互操作性关于确保从不同来源购买的任何 Chiplet 都能很好地协同使命至关迫切。关于一些东说念主来说，这才是 Chiplet 的确切料想所在，这等于为什么他们以为圭臬化接口关于成为 Chiplet 是必不可少的。
主题的变化
Arm 对这种法式进行了略微减轻，它更矜重剖判而不是接口。Arm 架构产物经管总监 Mark Knight 说：“ Chiplet 是一种未封装的硅片，遐想用于与其他芯片组组合和封装，并动作片上系统 (SoC) 的一部分运行。芯片组不错创建更大、更复杂的系统，这些系统不错动作单个组件封装和出售，何况每个 Chiplet 都针对特定功能或任务进行了优化。这么一来，就无需构建一个大型的单片芯片，不然可能会带来本钱效益挑战并导致与产量关联的经济问题。”
芯片集市集的办法使事情变得复杂，而 Synopsys 恰是基于此作出了永别。“因为‘芯片集’也被用来容貌这个绽开的芯片集市集，是以咱们启动使用‘多芯片集’这个术语，因为它涵盖了扫数市集和用例，”Posner 说。左证这个界说，只须为该绽开市集遐想的芯片才是芯片集。但他仍然以为，领有芯片到芯片的接口是必要的。
另一种不雅点艳羡的是芯片在封装中的作用，而不是接口。要是它是孤苦的，那么它就不是芯片。“芯片是模块化的，”西门子 EDA中央工程责罚决议总监 Pratyush Kamal 说。“遐想用于实施特定功能的不同芯片组合在一个封装内的中介层上。”
但特定功能不一定是独建功能。“它要求芯片与其他功能一都封装，”Synopsys 的 Posner 示意。“这并不一定意味着芯片很小。咱们看到光罩大小的芯片被封装在一都。”
左证这个界说，一组芯片必须放在一都斟酌，不成单独斟酌，才调进展完好的功能。Kamal 说：“当你斟酌启动、调试、测试、时钟或电源经管时，你必须把多个实体放在一都斟酌。你不成孤随即看待它们。”
里面延长必须是口头上的。“芯片到芯片的延长必须是总延长的一小部分，”他说。“只须这么你才调说它与另一个实体细致耦合。”
尽管封装似乎是 chiplet 办法的迫切构成部分，但即便如斯，封装也并非普遍要求。Kamal 说：“业界倾向于将 chiplet 必须进行共同封装动作基本拘谨。我不一定痛快这极少，因为在系统中，将两个 chiplet 径直装置在板上可能是经济的。”
什么是芯片？
与此筹商关联的是，咱们应该怎么称呼那一小块硅片。它是芯片如故 Chiplet ？由于每个封装中只须一个芯片，是以这从来都不是问题。现时多个组件被封装在一都，“芯片”是芯片如故封装单位？很多东说念主将“芯片”分派给单个硅片，而“ Chiplet ”是封装单位，不管内容怎么。
联华电子先进封装总监 Pax Wang 示意：“频繁情况下，芯片是经过测试和封装的，不错径直发货并拼装到缔造中。关联词， Chiplet 是指经过测试并封装到并吞芯片中的不同功能芯片（或裸片）。”
图 1：芯片与小芯片。左侧展示了一种缔造，其中有些东说念主将“芯片”界说为可焊合到 PCB 上的封装产物。右侧展示了集成到并吞封装中的一组组件，其中一些是小芯片。来源：UMC
这种区别不是出于工夫斟酌，而是为了浅易——咱们需要为这些东西起个名字。挑战在于，并不是每个东说念主都能记取这些名字。它也与旧的多芯片模块术语相冲突，在旧术语中，“芯片”指的是芯片，因此即使在这里也很难作念到清楚。
基于此，有些东说念主更可爱使用“dielet”而不是“chiplet”，因为咱们所说的 chiplet 看起来不像封装电路的缩小版。“在为客户开导晶圆堆叠奇迹时，我以为在某些情况下‘dielet’可能比‘chiplet’更好，”Wang 说说念。但“chiplet”听起来比“dielet”更好，是以现时，咱们中任何不可爱“chiplet”的东说念主都只可使用这个名字。
模拟和光学使事情变得愈加复杂
当封装中包含模拟芯倏得，事情会变得愈加复杂。圭臬化接口是数字的，适用于任何步调信号或数字数据救济为模拟或从模拟救济为模拟。模拟信号较着不会使用任何此类接口。要是模拟信号驱动或仅由外部信号驱动，则不需要任何额外的里面接口。可是，要是模拟驱动另一个芯片，则该连结需要定制遐想和定制考证。
因此，要是 Chiplet 的试金石是圭臬化接口的存在，华泰优配那么只须当模拟芯片具有这些数字信号时，它才有履历成为 Chiplet 。要是这些信号提供的是步调而不是数据，那么它就不太可能需要圭臬化接口的带宽。是否仍然有必要遴荐该接口或更省略的接口将由架构师决定。
但事情等于从这里启动变得有点奇怪。要是东说念主们以为圭臬化接口是不可侵扰的，那么一些模拟芯片可能不顺应 Chiplet 圭臬。要是任何芯片到芯片接口无需圭臬即可顺应圭臬，那么更多的模拟芯片将顺应圭臬。
光子芯片也存在同样的潜在问题，不外现时驰念可能还为时过早。纯光子芯片莫得电气接口。那么它还能被视为光子芯片吗？
这等于这些界说际遇普遍锤真金不怕火的场合。要是必须满足某些圭臬（举例圭臬化接口）才调称为 Chiplet ，而有些芯片有，有些莫得，这有什么区别吗？要是某个假定的模拟芯片没罕有字信号，因此不顺应芯片的履历，这是否意味着它不成集成到封装中？诚然不是。是以，诡辩这些界说有助于换取，但严格校服这些界说可能并不那么迫切。
图 2：采访中转头的 chiplet 界说。最常见的 chiplet 界说需要 die-to-die 接口。其他界说则比拟分散。来源：Semiconductor Engineering
异构集成愈加零乱
异构集成亦然一个新办法。“30 或 40 年来，咱们一直遴荐单片遐想，这具有纷乱的上风，”Swinnen 说。“要是你有多个内核，并将它们全部放在一个 SoC 上，它们会更快、更小、更低廉，而且功耗更低。这种情况仍然存在。你可能无法作念到这极少的唯独原因是芯片太大了。”
另一个成分等于先进节点的本钱，以及要是无法增涨价值就想幸免这种本钱。Tignis 营销副总裁 David Park 示意：“某些芯片（举例内存、CPU、GPU）要是不成‘跟上’，就不会受到爱重，而这些芯片恰是上前沿转移的芯片。但其他芯片不需要转移到较小的工艺节点。”
考证和处理斟酌成分也进展着迫切作用。2.5D 集成如今备受艳羡，但 3D 集成可能会加重集成问题。“当你尝试连结不同的 3D 组件时，集成挑战就会出现，” Lam Research大家半导体工艺和集成高档司理 Benjamin Vincent在一篇博客著作中指出。这些挑战不错激励“异构”区别。
尽管“chiplet”的界说很接近，但工程师对异构集成的看法却大相径庭。它们都斟酌了封装中的多种事物，但将其界说为异构的“鸿沟”却有所不同。“我以为对此莫得非常明确的界说，”Wang 指出。这些鸿沟迟缓升级，如下所示：
封装中有多件物品就实足了。只需两个一样的芯片即可。“异构集成频繁是将具有不同功能的芯片封装在一都，”Posner 说。“但其中一部分也可能是狡计膨胀。有四个一样的芯片 仍然是异构集成。”
多个芯片必须不同。 “当先界说异构集成的反义词会更容易一些，”Knight 说。“由多个一样的 CPU 芯片构成的系统不是异构的。由不同类型的芯片构成的系统是异构系统。”Promex 也衔命访佛的界说：“咱们将异构集成界说为一种将多样组件（电子和非电子）拼装成单个紧凑缔造的法式，”Fromm 说。
不同的模具必须孤苦遐想，而不是一个结合的神气。这些模具可能来自并吞家公司，也可能不来自并吞家公司。
封装必须包含多种工艺节点。 “我个东说念主的界说是，要是两个芯片来自并吞个节点，那等于同质集成，”Wang 说。“要是咱们将 DRAM 连结到逻辑，它细则会导致来自不同节点的晶圆，是以这是异构集成。”
封装必须包含先进和老到节点的搀杂。Heinig示意：“咱们不错将用于实施器或传感器的高压旧工夫节点与 5nm 处理元件集成在一都。这等于咱们在欧洲领路的异构集成。要是英特尔或 AMD 将 7nm 与 12nm 相投股，这对咱们来说不是异构的，因为他们濒临的问题并不一样。”
封装必须集成不同的材料。 “DARPA 专注于材料，”Kamal 说。“即使是像硅中介层和塑料基板这么基本的东西亦然异质集成。”
搀杂节点或搀杂材料都顺应要求。SEMI首席工夫官兼工夫社区副总裁 Melissa Grupen-Shemansky 示意：“早期，很多参与者以为异质集成是多芯片或小芯片责罚决议中使用的不同硅节点。一些工夫巨匠仍然将其视为来自不同节点的芯片的集成。但它也不错包括不同材料的芯片，如硅和锗，以及 GaN 和 InP 等复合半导体。”
有些斟酌成分相对比拟脆弱。举例，斟酌到不同节点的要求，要是一个封装包含一个 22nm 芯片和一个 12nm 芯片，那么它等于异构的。要是在往时某个时间 22nm 芯片升级到 12nm，那么按照这个界说它就不再是异构的了。
这个界说有什么用呢？
那么“异构”的区别到底想抒发什么呢？在这个例子中，拼装过程推行上莫得任何变化。仅仅更新了一个芯片。从异构变为同质是否能提供任何本质性的清楚度还不清楚。
王说：“即使它们分享一样的节点，但要是它们具有十足不同的功能、十足不同的遐想理念和十足孤苦的道路图，我称之为异构集成。”
再次，模拟使事情变得复杂。“模拟不使用先进节点，”Swinnen 说。“5nm 工艺中出现的寄成效应太多，很难满足规格要求。”
关于异构区别的一种不雅点是，必须对扫数这个词封装进行一都模拟，才调确保产物的性能和产量顺应要求。
Heinig 示意：“要是一个芯片上有 100 V 电压，你必须确保它不会耦合到你的 5nm 子系统中。这是一个多物理问题。咱们看到的第二个问题是，要是你望望 BoW 和 UCIe，接口电压约为 0.7 或 0.8 V。这关于 7nm、10nm 或 22nm 非常有用，但要是你遴荐 65nm 或 90nm，你的电源电压为 3V 或 5V。那么，接口上的 0.8 V 就不起作用了，因为你莫得达到老到工夫的阈值电压。”
跟着材料的加多，必要的模拟也随之加多，因为多物理场模拟将阐明热性能、可靠性、噪声、信号质地以及任何其他斟酌成分，以确保产物坚固耐用。“你可能有一个跨多种工夫的子系统，”Kamal 说。“你需要索求并模拟扫数这个词子系统，这等于咱们需要强调异质性的原因。”
最终，IEEE 发布了异构集成道路图，它顺应最宽松的界说：“异构集成是指将单独制造的组件集成到更高档别的组件中，从总体上提供增强的功能和校阅的操作特色。”
图 3：SE 访谈中异构集成界说的转头。复兴在圭臬均分散普通。贵府来源：半导体工程
是以谁在乎呢？
东说念主们不错争论界说的奥妙之处，但这种悉力会有禀报吗？频繁，要是界说能提供有助于决策的信息，那么它等于有用的。关于 chiplet 来说，界说的价值取决于陡立文。一家我方进行 SoC 剖判的公司不错使用我方的定名法。
可是，要是出现了小芯片市集，互操作性取决于所购买的产物是否顺应小芯片的要求。诚然，要是有东说念主在公开市集上销售“小芯片”——莫得芯片盘曲口但其他方面不错广阔使命——这确凿是个问题吗？只须芯片有充分的文档记载，可能就不会有问题。
异构集成可能是另一趟事。如今，每个东说念主都在开导我方的先进封装经由，这些经由彼此不同，非常是因为这些公司试图永别他们的经由。此外，很多神气都是单独进行的，而不是从配方中获益。
但要是这些配方启动分红两个不同的层级——一个是同质的，一个是异质的——那么称号将决定配方。瞎想情况下，扫数从事包装的公司都会痛快一样的界说，这么霸术东说念主员就不错进行同类比拟，而不消勤劳地寻找不同的界说。
较着，芯片行业还莫得达到这个水平，是以现时筹商的最大价值在于，这是一个想考最合适界说的契机。运气的是，跟着推行影响的日益彰着，这些想考将启动协调起来。
https://semiengineering.com/what-exactly-are-chiplets-and-heterogeneous-integration/
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