Chiplet to układ scalony o specyficznej konstrukcji, składa się bowiem z wielu odpowiednio połączonych struktur zamkniętych w jednej obudowie. Chiplety pozwalają na miniaturyzację komponentów takich jak GPU, CPU i IO oraz mogą zapewnić środki integracji różnych funkcji w bardziej uproszczonej, ujednoliconej konstrukcji. Największe zalety chipletów to łatwa skalowalność, szybsze wprowadzanie innowacji i opłacalność.

Źródło: Freepik

Chiplety mogą być opracowywane szybciej niż monolityczne SoC (System on Chip) i wieloukładowe SiP (System in Package) mogą być ponadto w dużej mierze ponownie wykorzystywane. Oczekuje się, że układy te umożliwią implementowanie w nich nowych funkcji, które są trudne do osiągnięcia w strukturach monolitycznych. Dotyczy to szczególnie takich zastosowań, jak sztuczna inteligencja, IoT i zaawansowane systemy obliczeniowe.

Chiplet może być w dużej mierze stosowany w smartfonach, systemach motoryzacyjnych, obliczeniach o wysokiej wydajności (HPC), centrach danych i przetwarzaniu w chmurze, nie zastąpi jednak, przynajmniej na razie, monolitycznych układów SoC, które mają wyższą wydajność.

Procesy produkcji półprzewodników

Przemysł półprzewodnikowy z sukcesami dąży do zwiększenie upakowania komponentów i gęstości funkcji. Uzyskiwane są coraz mniejsze węzły półprzewodnikowe, które w przyszłości mogą pomóc w ulepszeniu projektów chipletów, jak i samych struktur monolitycznych. Integracja monolityczna jest obecnie w dużej mierze wykorzystywana w HPC ze względu na jej wydajność i efektywność energetyczną, podczas gdy chiplety mogą wykorzystywać mniej zaawansowane węzły do wyspecjalizowanych komponentów przy niższych kosztach i krótszym czasie wprowadzenia na rynek.

Innym przewidywanym przez IDTechEx trendem jest zaawansowane układanie struktur w stosy 3D, dzięki czemu można poprawić łączność i zarządzanie termiczne zarówno w przypadku chipletów, jak i projektów monolitycznych. Przechodząc ze struktur 2D na 3D umożliwiamy uzyskiwanie bardziej kompaktowych systemów o wysokiej wydajności.

Trendy w technologii chipletów

Osiągnięcie uniwersalnych standardów połączeń międzysystemowych umożliwi osiągnięcie interoperacyjności chipletów różnych producentów i zwiększenie ich wszechstronności. Będzie to szczególnie przydatne, ponieważ zainteresowanie chipletami rośnie na całym świecie w krajach takich jak USA, Chiny, Niemcy i Japonia. Chiplet Design Exchange (CDX) dąży do osiągnięcia otwartych formatów dla projektów chipletów w celu przezwyciężenia wyzwań związanych ze standaryzacją. Będzie to konieczne w celu zwiększenia zastosowań chipletów w różnych sektorach.

Do osiągnięcia wzajemnych połączeń i niezawodności. niezbędna będzie również komunikacja między chipletami. IDTechEx informuje o licznych technologiach opracowywanych obecnie w celu osiągnięcia tych celów. Są to m.in. Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) i Bunch of Wires (BoW).

Technologia chipletów narzuca też konieczność opracowywania nowych metod testowania. IDTechEx podkreśla wykorzystanie strategii projektowania do testowania (DFT) i wbudowanego autotestu (BIST) jako ekonomicznie opłacalnych rozwiązań do testowania chipletów. Metody te pomagają przezwyciężyć złożoność testowania połączonych chipletów, umożliwiając wykrywanie błędów, diagnostykę i optymalizację bezpośrednio w projekcie chipletu, zmniejszając jednocześnie zależność od zewnętrznego sprzętu testowego. Ponadto opracowywane są zaawansowane techniki, takie jak testowanie hierarchiczne i testowanie komunikacji między chipletami. Działania te mają na celu zapewnienie kompleksowego pokrycie testami interfejsów chipletów.

Podczas gdy strategie testowania koncentrują się na zapewnieniu funkcjonalności i niezawodności, postęp w metodach łączenia, jak na przykład hybrydowe łączenie miedzi, rewolucjonizuje integrację chipletów. Wspomniana technika eliminuje tradycyjne punkty lutownicze, umożliwiając tworzenie połączeń o bardzo małym rastrze i lepszych parametrach elektrycznych i termicznych. Taka technika łączenia zapewnia większą gęstość połączeń i zmniejsza rezystancję pasożytniczą. Staje się więc kluczowym czynnikiem umożliwiającym tworzenie kompaktowych i wysokowydajnych systemów chiplet.

Źródło: IDTechEx