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半导体发展面临瓶颈?错,从异质集成技术看下一波芯片创新动能

????资料来源:半国际半导体工业协会

zi liao lai yuan: ban guo ji ban dao ti gong ye xie hui

????在我们的生活中,无论是移动电话、计算机或数据中心的服务器,其中的数据都依赖于半导体芯片进行计算。在过去的十年里,半导体制造工艺的改进提高了芯片效率:通过更先进的制造技术,更多的晶体管被放置在同一芯片单位面积上,使之在体内。在不增加产品的情况下,提高芯片的效率和功耗。

????当先进的半导体制造工艺进入7nm并展望5nm时,晶体管的尺寸不断接近原子的物理体积限制,电子和物理限制使其不断小型化和升级变得越来越困难。ED制造工艺。为了摆脱这一瓶颈,研发投资成本也呈现出跨越式增长,使得芯片的效率呈现出增长放缓的趋势。因此,许多分析人士甚至得出结论,半导体行业很快将面临增长瓶颈,而摩尔定律,曾经被认为是坚不可摧的,将很快结束。

????事实上,该行业已经转向了其他可能性。解决方案是从芯片的布局设计开始。例如,英特尔已经开发了Foveros架构:CPU、GPU、内存和连接接口的三维叠加可以更有效地利用空间,使芯片在相同的性能下具有更小的尺寸。积累和消耗更少的电力。

????另一方面,台积电今年也完成了首款3D芯片的封装。从长远来看,多维芯片设计体系结构的发展已成为一种趋势,全球半导体行业致力于在后摩尔定律时代找到突破。除了平面到三维的芯片设计,业界也在积极地开始以其他方式提高芯片性能。其中,“异构集成路线图”是最受关注的开发方向之一。

????1.异构集成技术:从同质多芯片到异质多芯片封装

????所谓的异质集成是指通过2.5d和3d的多维空间设计,将具有不同性能的多个电子元件集成到单个封装系统(SIP)中,这与用于封装单个晶粒的单功能芯片不同。当异质集成成为工业技术的主流趋势时,封装范围不仅限于单个晶粒(模具),还包括微型机电系统(MEMS)、无源元件、独立芯片和许多电子系统。最终产品是一种特殊的微型多功能高阶芯片。

????例如,高通公司的Miaolong移动处理器是一个片上系统(SoC)。它将多个数字微处理器(如CPU、GPU、RAM和调制解调器)集成在2-D或2.5-D架构中。它成功地缩小了芯片组的尺寸,满足了智能手机的严格体积要求,但集成范围也受到限制。定性数字信号芯片,单芯片只有数字运算功能。

????异质集成进一步扩展了集成的范围:除了数字信号芯片外,它还将封装范围扩展到具有不同性能的模拟芯片和微电子系统,包括光源传感器、微电子机械麦克风、射频A纳米天线、生物传感器和其他芯片组件包含在同一封装单元中,允许使用单芯片书籍。人体具有多种功能,如操作、光感应、无线电、记录、通信和生物识别。

????2.第二步。提供单芯片多功能和体积优势

????为什么异构集成是特殊的?为了满足消费者的需求,智能手机需要同时具备多种功能。因此,在正常操作中,需要大面积的主板来连接多个芯片来组装手机。整个主板占手机面积的40%以上,使得智能手机的体积越来越小。

????通过异构集成,可以将多种不同类型的元件封装成一个芯片,而不需要通过主板连接多个电子元件,不仅可以减少大量的体积,而且可以根据需要扩展芯片的功能。不同应用场景的事件。例如,数字芯片、模拟芯片、传感器和天线可以集成到单个芯片中。该集成芯片可以独立完成多种功能。减少芯片之间的物理距离也可以降低信号传输的功耗和延迟时间,满足NEE的要求。

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发布时间:01:41:46

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