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芯粒Chiplet技術起源歷史和市場應用與先進芯粒封裝清洗

合明科技 ?? 2731 Tags:芯粒技術先進芯片封裝清洗 chiplet 封裝

chiplets 的想法起源于 DARPA CHIPS(Common Heterogeneous Integration and IP)項目。由于最先進的 SoC 并不總是適合小規模應用,因此為了提高整體系統的靈活性,CHIP 計劃尋求創建一種新的 IP 重用范例,即 chiplet。


芯粒是小型模塊化芯片,可以組合形成完整的片上系統 (SoC)。它們被設計用于基于芯粒的架構,其中多個芯粒連接在一起以創建單個復雜的集成電路。與傳統的單片 SoC 相比,基于芯粒的架構具有多項優勢,包括提高性能、降低功耗和提高設計靈活性。Chiplet 技術相對較新,半導體行業的許多公司正在積極開發。

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Chiplet 是一種新型芯片,為設計復雜的 SoC 鋪平了道路。Chiplet 可以被視為樂高積木的高科技版本。一個復雜的功能被分解成一個小模塊,然后是可以非常有效地執行單個特定功能的芯粒。因此,使用芯粒的集成系統可以包括:數據存儲、信號處理、計算和數據流管理,構建稱為“芯?!薄?/p>

Chiplet 是封裝架構的一部分,它可以定義為一塊物理硅片,通過使用封裝級集成方法將 IP(知識產權)子系統與其他 chiplet 封裝在一起。可以說,chiplet 技術在單個封裝或系統中集成了多種電氣功能。

利用芯粒技術,工程師可以通過將不同類型的第三方 IP 組裝到單個芯片或封裝中來快速且經濟高效地設計復雜芯片。這些第三方 IP 可以是 I/O 驅動程序、內存 IC 和處理器內核 。

雖然當今大多數電子設備中的計算機技術在很大程度上仍由傳統芯片組主導,但隨著時間的推移,這種趨勢似乎很明顯會發生變化。許多專家認為,隨著這些先進技術的發展,專用芯粒將成為消費設備的普遍特征。有許多可靠且更便宜的技術可用于設計芯粒。

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摩爾定律是英特爾聯合創始人戈登摩爾于 1965 年做出的預測,即微芯片上的晶體管數量大約每兩年翻一番,從而導致計算能力呈指數級增長并降低成本。Chiplet 技術可以看作是擴展摩爾定律并延續半導體行業提高性能和降低成本的趨勢的一種方式。

芯粒技術可以幫助擴展摩爾定律的一種方式是允許創建更復雜和更強大的 SoC,而無需將所有必要的組件安裝到單個單片芯片上。通過將復雜的 SoC 分解成更小的模塊化芯粒并將它們連接在一起,可以繼續擴大晶體管和其他組件的數量,而不會達到單個芯片的物理極限。這有助于跟上摩爾定律預測的性能改進和成本降低的步伐。

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如今,異構芯粒集成市場增長更加迅速。AMD 的 Epyc 和英特爾的 Lakefield 等不同的微處理器采用芯粒設計和異構集成封裝技術進行大量生產。


芯粒歷史


芯粒的概念已經存在了幾十年,但近年來作為應對縮小傳統單片 IC 挑戰的一種方式獲得了更多關注。隨著摩爾定律的不斷推進,單片IC的尺寸和復雜度顯著增加,導致成本更高,制造難度更大?;谛玖5脑O計為這些挑戰提供了一個潛在的解決方案,它允許公司使用更小、更專業的芯粒,這些芯??梢暂p松組合并組裝成一個完整的系統。

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“Chiplet”這個詞相對較新,只使用了大約五年左右。它最初是由密歇根大學的研究人員和科學家創造的,當時他們開始研究改進計算機芯片設計、效率和功能的方法。這個詞是“chip”和“petite”的組合,可以翻譯成“小”的意思。因此,Chiplet 是一種非常小的計算機芯片,用于高科技設備,可執行比傳統 CPU 芯片更復雜的任務。它在過去幾年發展迅速,許多專家認為,由于其增強的功能,它將開始取代消費設備中的傳統芯片組。

2007 年 5 月,DARPA(國防高級研究計劃局)啟動了首個用于異構芯粒的COSMOS(硅基復合半導體材料)。DARPA 啟動了CHIPS,其目的是用芯粒制造模塊化計算機。它還涉及不同的集成標準、IP 塊和可用的設計工具。


市場預測


芯粒市場預計在未來幾年將經歷顯著增長。根據 MarketsandMarkets 發布的一份報告,到 2025 年,該市場的價值預計將達到 57 億美元。這表示從 2020 年到 2025 年的復合年增長率 (CAGR) 為 18.9%。

根據 Transparency Market Research 發布的一份報告,到 2031 年,芯粒市場的價值預計將達到 472 億美元。這代表 2021 年至 2031 年的復合年增長率為 23.9%。該預測考慮了對高性能計算和數據分析不斷增長的需求,以及電子設計中模塊化和定制化的增長趨勢。

這些數據表明,芯粒市場有望在未來幾年實現有希望的增長。芯粒是小型模塊化芯片,可以組合成更大、更復雜的片上系統 (SoC)。與傳統的單片芯片相比,它們具有許多優勢,包括提高性能、節省成本和設計靈活性。這些因素,加上對高性能計算和數據分析的需求不斷增長,可能會在未來幾年推動芯粒市場的增長。


芯粒-先進芯片封裝清洗:

合明科技研發的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。

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