「香港飛龍」標誌 本文内容： 如果您希望可以時常見面，歡迎標星收藏哦~來源：內容編譯自semiengineering 。下一波高性能半導體的難點和一些解決方案。近日，有媒體與Ansys院士Bill Mullen、西門子 EDA 產品管理高級總監 John Ferguson、是德科技新市場與戰略計劃高級總監 Chris Mueth、Cadence高級工程事業部總監 Albert Zeng 以及新思科技高級總監兼 AI 產品管理負責人 Anand Thiruvengadam 就Chiplet 以及向3D-IC 轉型所面臨的挑戰進行了探討。以下是 ESD Alliance 2025 大會現場觀衆參與討論的摘錄。LR：Ansys 的 Mullen；西門子的Ferguson；是德科技的 Mueth；Cadence的Zeng；Synopsys 的 ThiruvengadamSE：領先的芯片製造商在二維微縮方面的選擇已經所剩無幾。我們開始在超大規模數據中心內看到多芯片組件和芯片集，而且這種情況還將繼續下去。現在的挑戰是如何帶領半導體生態系統的其他部分跟上這一步伐。那麼，我們該如何實現這一目標呢？Mueth：標準在這裏變得非常重要。集成電路設計有一套方法論，而且在過去的幾十年裏，我們這個行業已經變得非常高效。我們有IP提供商和標準，可以輕鬆處理層級結構。我們擁有多家公司，因此你不必自己開發所有東西。此外，還有“芯片經濟”（chiplet economy）的概念，即不再由Arm提供用於SoC的內核，而是一些供應商提供芯片，其他供應商再將其集成到3D-IC系統中。這其中蘊含着很多機遇，但也存在許多新的挑戰。我們將拭目以待，隨着標準的制定和公司間合作的推進，這種情況將如何發展。Ferguson：在性能和集成度是驅動因素的領域，我們已經做到了這一點。但這些必須與成本進行權衡，因爲芯片並不便宜。在高數據速率、高帶寬，或者需要高度集成的組件的情況下，芯片很有意義。這種情況正在發生。但我們需要更多這樣的用例。那麼，如何才能實現它呢？目前，業界的瓶頸在於如何整合工藝和封裝技術來實現這一點，以及如何測試這些芯片。這些芯片極其複雜，測試難度極大，因爲你無法探測芯片內部的所有細節。因此，我們需要爲此開發新的方法。標準是好的，因爲單個公司無需重新發明輪子。芯片通常都是定製產品。但如果你遵循標準——例如，測試行業也遵循標準——那麼你就不必自己重新發明輪子。你可以分擔這類技術所需的費用和設備負擔。SE：我們討論 Chiplet 已經很久了。它們仍然不太容易整合，即使是那些正在自主研發 Chiplet 的公司，對嗎？Ferguson：沒錯，這正是問題的關鍵所在。如何將這些分散的芯片組裝在一起，確保它們可靠運行，良率合理，並且還能達到目標？這遠不如我們早已熟知並習慣的舊式二維設計流程那麼簡單。雖然步驟很多相同，但步驟數量更多，因爲你要組裝各種不同的芯片和工藝。此外，這還會產生額外的成本。這不像擁有PDK和配套的工藝技術那麼簡單。你必須從不同的地方獲取這些技術，因爲它們並非總是來自同一家供應商。你承擔着巨大的風險。人們不會立即投入其中。你必須等到找到合適的技術——一種能夠盈利，足以抵消風險和成本的技術。Thiruvengadam：這幾乎就是推動生態系統不同部分對人工智能需求的因素。例如，如果你談論的是芯片集成，就會發現其中存在許多對生產力有重大影響的複雜性。我們看到的是，就盈利能力和彌補這一差距而言，傳統的擴展方式與行業需求之間的差距正在不斷擴大。這將對生產力和市場產生巨大影響，而這正是人工智能發揮作用的地方。我們的許多客戶都面臨着生產力挑戰，他們需要人工智能驅動的解決方案來彌補生產力差距。Zeng：在生態系統方面，我們需要堆疊標準。一箇巨大的挑戰是如何確保所有凸塊和信號都對齊。臺積電與3Dblox有一箇標準，可以最大限度地減少熵值。這是一箇很好的方向。設計芯片時，你可以自行籤核。但當你將它們組裝在一起時，你需要提供一些模型供人們在3D-IC級別進行模擬。你需要能夠描述芯片的功率、熱效應、翹曲和應力。這是人們組裝芯片的必要條件。如果你只提供GDS，你怎麼能要求人們組裝這麼大的系統並進行分析呢？Mullen：在此基礎上，你不能直接把GDS（通用數據結構）交給GPU供應商，因爲它通常來自多家供應商。HBM供應商需要將內存芯片的模型交給GPU供應商，但他們需要確保這些芯片能夠協同工作。因此，IP保護變得非常重要。我們必須擁有高效的、能夠協同工作的多物理模型，並且能夠保護生態系統中不同公司的IP。Mueth：這需要並行工程。如果你的產品設計注重性能，那麼你需要將製造和材料科學納入設計流程，並將其提前到位，這樣你才能在熱應力、機械應力以及組裝方式方面做出權衡。這迫切需要一箇能夠整合所有這些因素的平臺。SE：雖然標準肯定會有所幫助，但幾乎所有使用小芯片的設計，甚至一些先進的封裝，都是一次性的。標準如何適應這種情況？Ferguson：這是挑戰的一部分。這個行業最大的標準是電子表格。每個人都必須在某種程度上創建自己的電子表格。我們試圖整合一些能夠幫助你的平臺，儘可能地捕捉和彙總這些信息。但這其中仍然會涉及到一些人工工程。Mueth：一些共通之處可能在於流程本身。因此，您所針對的應用程序或應用程序系列可能有所不同，但很大程度上仍然是定製的。但是，如果您制定了打包和部署打包方案，那麼這部分內容很可能可以在各個應用程序之間相互借鑑。SE：幾家領先的代工廠提出了有限數量、經過預先測試的先進封裝方案的想法，因爲他們知道這些組件可以協同工作。這種方案可行嗎？Mullen：我們需要做的遠不止這些，而且我們也在朝着這個方向努力。UCIe 和 Bunch of Wires 就是其中之一。此外，還有一些協議標準正在開發中。我相信他們正在嘗試制定通用凸塊間距或混合鍵合間距。目前還處於早期階段，但隨着人們推動多供應商芯片集成，這方面的工作將會獲得發展。Ferguson：有些代工廠甚至走得更遠。他們會說：“告訴我們你想連接什麼，我們會把它們放在什麼位置以及如何連接。” 代工廠需要時間來做這些決定。好處是，如果他們搞砸了，責任不在你。但這確實浪費時間，也引發了人們對他們如何做出這些決定的質疑。設計團隊是否可以做些什麼來提高利潤？你又看不到香腸是怎麼做的。SE：這與標準 IP 相比如何？Zeng：對於IP，有標準的描述方法。它已經在EDA生態系統中存在了相當長一段時間，人們已經用它來進行多次流片。對於Chiplet，挑戰之一是你現在需要考慮多物理場效應。這與單片設計中的傳統IP方法截然不同。你必須考慮溫度梯度對設計的影響。電壓引起的翹曲會有什麼影響？我們確實需要一箇建模標準。許多供應商已經擁有爲自己的設計生成模型的工具。我們缺少的是可以被所有工具使用並驗證的可互換模型。Thiruvengadam：說得對。另一箇方面是設計集成能力。我們需要一箇能夠整合不同抽象概唸的單一平臺解決方案。這是另一箇重要的技術要求，無論客戶或供應商是誰。您還需要擁有更高層次的視角，以便真正整合不同公司的芯片。可以將其視爲一箇總體平臺。SE：隨着我們進入 Chiplet 領域，我們也開始看到關於 3D-IC 的更嚴肅的討論。我們在前沿領域大概已經聽到這個話題十年了。OSAT、代工廠和 EDA 工具供應商都將其視爲功率和性能的下一個重大突破，也是實現功率和性能數量級提升的唯一途徑。但現在你必須處理散熱、驗證和整體設計流程方面的問題。我們先從散熱說起。我們如何冷卻這些設備？Mullen：沒有單一的解決方案。一箇龐大的行業正在研究微流體、液體冷卻、兩相冷卻和浸入式冷卻等技術。這些技術都還在研發中。金剛石材料也正在被研究。你需要從這些系統中釋放出大量的熱量，而這些系統在很小的面積內可能擁有數千瓦的功率密度。因此，這其中涉及的元素很多，數據中心也因此發生了變化。爲了使這一目標切實可行，需要解決許多不同的方面。Ferguson：它還包括玻璃、陶瓷等新材料，以及其他保溫或散熱的方法。Mueth：這是一箇製造材料科學問題，需要整合熱界面材料。此外，還可以選擇調節電壓、時鐘頻率和操作，以幫助管理熱量。但歸根結底，這一切都與散熱有關，而這並非一箇容易解決的問題。Zeng：要解決散熱問題，我們需要從兩個方面着手。一是從設計角度。傳統上，芯片設計師並不關心散熱問題。他們只會設計好芯片，然後交給系統級設計師，希望他們能從封裝或散熱器的角度解決問題。我去過一家組裝H400系統的工廠，看到散熱器非常高。這種設計在未來行不通。我們需要在系統設計之初就開始考慮散熱問題。“這個佈局真的有利於散熱嗎？”他們需要從一開始就進行這些分析。其次，在系統層面，我們看到了其他解決這個問題的創新方法，包括直接冷卻、冷卻板和兩相浸入式冷卻。我去過一家初創公司，他們使用直接冷卻技術設計芯片。他們在芯片中放置了許多不同的核心，並根據芯片產生的熱量分佈圖，直接將液體注入那些可能產生熱點的區域。這是一種非常創新的方法，將芯片設計、冷卻和物理設計結合在一起。https://semiengineering.com/executive-outlook-chiplets-3d-ics-and-ai/半導體精品公衆號推薦專注半導體領域更多原創內容關注全球半導體產業動向與趨勢*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4051期內容，歡迎關注。『半導體第一垂直媒體』實時 專業 原創 深度公衆號ID：icbank喜歡我們的內容就點“在看”分享給小夥伴哦 (本文内容不代表本站观点。) --------------------------------- |
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