先进封装Chiplet技术概述

1 Chiplet技术的定义与特性

Chiplet是一种先进封装技术，它将芯片功能分割成多个独立的模块，称为Chiplet（小芯片）。每个Chiplet都具有特定的功能，例如处理器核心、存储器控制器或其他外围设备。这些独立的Chiplet可以单独设计、测试和生产，并在封装过程中组合在一起，形成一个完整的芯片。这种模块化的设计使得芯片开发更具灵活性和可扩展性，同时也提高了生产效率。

2 Chiplet的主要应用与发展趋势

Chiplet技术在现代半导体行业中具有广泛的应用和良好的发展趋势。其中一个主要应用领域是高性能计算领域，例如数据中心和超级计算机。通过组合多个特定功能的Chiplet，可以实现更高的计算能力和效能。此外，将芯片分割成多个模块还可以提高整体芯片的可靠性和可维护性。另一个重要的应用是在物联网（IoT）设备和移动设备中。这些设备通常需要集成多种功能，如无线通信、传感器、处理器和存储器。通过使用Chiplet技术，可以独立开发和升级不同功能的模块，从而提供更大的灵活性和可扩展性。

3 与传统芯片封装的比较

相比传统的单一芯片封装方式，Chiplet技术具有一些显著的优势。首先，可以实现更高的整体芯片集成度，因为不同的模块可以在较小的面积上组合。其次，芯片的开发周期可以更短（见表1），因为各个功能模块可以同步开发和测试，而不需要等待整个芯片的开发完成。此外，由于不同模块可以由不同的制造商提供，因此可以实现更多元化的供应链（见图4），从而提高生产效率并降低成本。使用Chiplet技术将不同设计公司中的不同Wafer 制程的芯片集成为一个系统或子系统中。

2、 AI芯片与Chiplet结合

1 解决AI芯片发展问题的Chiplet方案随着人工智能应用的不断发展，AI芯片面临着一些挑战，例如计算能力提升、能源效率提高和更高的集成度要求。在这些挑战中，Chiplet技术可以提供解决方案。例如，TSMC工艺和Xilinx的新一代Virtex系列FPGA产品（见图5），基于硅基板进行集成。通过将不同的功能模块作为独立的Chiplet集成在一个AI芯片上，可以实现更高的计算能力。例如，将处理器核心、神经网络加速器和存储器控制器作为独立的模块，可以独立开发和升级，同时在封装过程中组合在一起，形成一个高性能的AI芯片。

2 AI芯片与Chiplet结合的实例分析

GPU性能提升与功能丰富逐步满足AI运算需要。2010年NVIDIA提出的Fermi架构是首个完整的GPU计算架构，其中提出的许多新概念沿用至今。Kepler架构在硬件上拥有了双精度计算单元（FP64），并提出GPU Direct技术，绕过CPU/System Memory，与其他GPU直接进行数据交互。Pascal架构应用了第一代NVLink。Volta架构开始应用Tensor Core，对AI计算加速具有重要意义。简要回顾NVIDIA GPU硬件变革历程，工艺、计算核心数增加等基础特性的升级持续推动性能提升，同时每一代架构所包含的功能特性也在不断丰富，逐渐更好地适配AI运算的需要。

目前已经有一些实际的AI芯片与Chiplet技术结合的实例。AMD公司的与Chiplet技术结合的实例是AMD在其Zen 2架构的Ryzen 3000系列CPU中采用了Chiplet设计 [6] 。该设计允许AMD将更多的CPU核心集成到单个CPU中。同样，AMD也计划将Chiplet技术应用于GPU设计中，以解决GPU制造中遇到的一些挑战，比如增加芯片尺寸导致产量下降和成本增加。在这个GPU的Chiplet设计中，AMD使用了高带宽互连（HBX）来促进不同Chiplet之间的通信，该互连类似于Zen 3 CPU中使用的互连方式。这种设计通过一个被称为HBX的交叉连接来解决在GPU计算工作负载中并行性难以跨多个Chiplet传输的问题。而这种设计使得CPU与GPU交互时，看起来就像是与一个大型的单一GPU通信，而不是与许多小型GPU通过控制器通信。

3 AI芯片与Chiplet结合展望

AI芯片与Chiplet技术结合在未来将继续发展和扩展。随着人工智能应用的不断演进，对于更高的计算能力、更低的功耗和更高的集成度的需求将持续增加。因此，进一步改进和发展Chiplet技术，并与AI芯片相结合，将是未来的发展方向。此外，随着物联网设备的普及，对于更灵活、可扩展的芯片解决方案的需求也将增加。因此，将AI芯片与各种不同的Chiplet结合，以满足不同物联网设备的需求，将成为未来的一个重要发展方向。

Chiplet芯粒-先进芯片封装清洗：

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水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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