在介紹完 2.5D 和 3D 之後，近來還有 Chiplets 也是半導體產業熱門的先進封裝技術之一；最後，就來簡單說明 Chiplets 的特性和優勢。
除了 2.5D 和 3D 封裝之外，Chiplets 也是備受關注的技術之一。由於電子終端產品朝向高整合趨勢發展，對於高效能晶片需求持續增加，但隨著摩爾定律逐漸趨緩，在持續提升產品性能過程中，如果為了整合新功能晶片模組而增大晶片面積，將會面臨成本提高和低良率問題。因此，Chiplets 成為半導體產業因摩爾定律面臨瓶頸所衍生的技術替代方案。
Chiplets 就像拼圖一樣，把小晶片組成大晶片
Chiplets 的概念最早源於 1970 年代誕生的多晶片模組，其原理大致而言，即是由多個同質、異質等較小的晶片組成大晶片，也就是從原來設計在同一個 SoC 中的晶片，被分拆成許多不同的小晶片分開製造再加以封裝或組裝，故稱此分拆之晶片為小晶片 Chiplets。
由於先進製程成本急速上升，不同於 SoC 設計方式，將大尺寸的多核心的設計，分散到較小的小晶片，更能滿足現今的高效能運算處理器需求；而彈性的設計方式不僅提升靈活性，也能有更好的良率及節省成本優勢，並減少晶片設計時程，加速晶片 Time to market 時間。
▲ Chiplets 是由多個小晶片組成一個晶片。（Source：益華）
使用 Chiplets 有三大好處。因為先進製程成本非常高昂，特別是模擬電路、I/O 等愈來愈難以隨著製程技術縮小，而 Chiplets 是將電路分割成獨立的小晶片，並各自強化功能、製程技術及尺寸，最後整合在一起，以克服製程難以微縮的挑戰。此外，基於 Chiplets 還可以使用現有的成熟晶片降低開發和驗證成本。
目前已有許多半導體業者採用 Chiplets 方式推出高效能產品。像是英特爾的 Intel Stratix 10 GX 10M FPGA 便是採用 Chiplets 設計，以達到更高的元件密度和容量。該產品是以現有的 Intel Stratix 10 FPGA 架構及英特爾先進的嵌入式多晶片互連橋接（EMIB）技術為基礎，運用了 EMIB 技術融合兩個高密度 Intel Stratix 10 GX FPGA 核心邏輯晶片以及相應的 I/O 單元。至於 AMD 第二代 EPYC 系列處理器也是如此。有別於第一代將 Memory 與 I/O 結合成 14 奈米 CPU 的 Chiplet 方式，第二代是把 I/O 與 Memory 獨立成一個晶片，並將 7 奈米 CPU 切成 8 個 Chiplets 進行組合。
▲ Intel Stratix 10 FPGA 也是採用 Chiplets。（Source：英特爾）
總而言之，過去的晶片效能都仰賴半導體製程的改進而提升，但隨著元件尺寸越來越接近物理極限，晶片微縮難度越來越高，要保持小體積、高效能的晶片設計，半導體產業不僅持續發展先進製程，同時也朝晶片架構著手改進，讓晶片從原先的單層，轉向多層堆疊。也因如此，先進封裝也成為改善摩爾定律的關鍵推手之一，在半導體產業中引領風騷。
（首圖來源：AMD）
本文獲授權轉載自科技新報，原文出處: 【產業科普】先進封裝正夯，2.5D、3D 和 Chiplets 技術有何特點（下） Dylan
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