臺積電前共同營運長,、現(xiàn)任中芯國際獨董的蔣尚義昨(22)日出席研討會發(fā)表全球半導體現(xiàn)況,并指出大陸要在半導體領域追趕差距不能只看芯片,而是要改良整體系統(tǒng)層面,先進的封裝技術將成為當中關鍵,。
媒體報導,蔣尚義昨出席南京「2018年集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會」進行演講,,針對摩爾定律,、半導體現(xiàn)況發(fā)表看法,。據(jù)悉,蔣尚義在演講時還一度因踩空而從舞臺跌落至地上,,似乎有扭傷,,但所幸大致無礙,蔣尚義也在臺上堅持至演講結束,。
對于大陸半導體產(chǎn)業(yè),蔣尚義分析,,由于起步較晚,,大陸在半導體技術的追趕上一直都很辛苦,但仍存在趕超的機會,,但需要放大眼界,,不能只著眼芯片領域。
蔣尚義認為,,摩爾定律的速度將會放緩甚至有可能見底,,故預測未來半導體領域中的重點并不僅在芯片,要從系統(tǒng)全面改良,,有長遠眼光才能提前布局,,才有趕超機會。
大陸在今年中興通訊受美國禁售令制裁后,,國內(nèi)出現(xiàn)芯片能力不足的檢討聲浪,,而引起各路資本開始追逐新創(chuàng)芯片公司,包括阿里巴巴,、華為等大陸巨頭也接連發(fā)布在芯片領域的相關布局,。
但蔣尚義呼吁大陸業(yè)者眼光不能僅限縮在芯片,要放遠至整體系統(tǒng)層面,,他還表示,,在整體系統(tǒng)中,如何將環(huán)環(huán)相扣的芯片供應鏈整合在一起,,則是未來發(fā)展的重中之重,,而封裝行業(yè)將在其中扮演重要角色。蔣尚義指出,,未來有先進封裝技術的半導體世界樣貌將會完全不同,,故當前重點是要讓沉寂30年的封裝技術開始成長。
延伸閱讀:封裝是摩爾定律的“救星”,?
在目前,,摩爾定律的發(fā)展由于器件特征尺寸接近極限而正在變慢。那么如果摩爾定律遇到瓶頸了,,我們該怎么辦呢,?有一種思路,,就是“More than Moore”,即不使用直接縮小器件而是挖掘CMOS電路系統(tǒng)其他地方的潛力來進一步實現(xiàn)集成度和性能的提升,。而UCLA的教授Subramanian (Subu) Iyer的志向是使用封裝技術來實現(xiàn)“More than Moore”,。
在當代SoC技術中,所有的片上模塊都必須使用同樣的工藝,。然而,,這樣會遇到各種各樣成本以及技術上的問題。從模塊劃分角度來看,,不同的模塊有不同的需求,。舉例來說,高性能數(shù)字模塊(如GPU和APU中的運算單元)需要非??斓牟僮魉俣?,因此更適合使用特征尺寸小的先進CMOS工藝。相反,,對于模擬,、射頻以及混合信號電路來說,先進制程中由于電源電壓較小,,因此會導致較低的信噪比以及較差的線性度,。
因此,這些電路其實更適合使用較成熟的工藝去實現(xiàn),。如果使用SoC,,則所有模塊都使用同一種工藝,顯然不是最優(yōu)解,。因此,,使用封裝技術實現(xiàn)More than Moore的第一個好處就是不同的模塊可以用各自合適的工藝去實現(xiàn),最后再用封裝技術集成在同一封裝內(nèi),。
More than Moore第二個解決的問題是內(nèi)存訪問問題,。之前提到過,Iyer提出的eDRAM可以部分解決片上SRAM不夠大的問題,,但是對于主內(nèi)存(容量高達幾GB)的訪問功耗和延遲問題,,光eDRAM還是不夠的。More than Moore通過高級封裝技術把內(nèi)存與處理器放在同一封裝內(nèi),,從而實現(xiàn)高速內(nèi)存訪問,。目前Nvidia的GPU已經(jīng)在使用基于HBM封裝技術的超高速內(nèi)存以保證性能,可以說是More than Moore的勝利,。
話說回來,,Iyer在UCLA的More than Moore研究是大規(guī)模異質(zhì)互聯(lián)。目前異質(zhì)互聯(lián)的模塊數(shù)量還不高,往往只有兩三個芯片模塊在封裝內(nèi)做異質(zhì)互聯(lián),。Iyer的研究目標則是把異質(zhì)互聯(lián)芯片模塊數(shù)量提升到數(shù)十個甚至上百個,,而且去掉封裝,把所有的芯片直接裝在板上,。
為什么需要大規(guī)模異質(zhì)互聯(lián),?這是因為目前小規(guī)模異質(zhì)互聯(lián)中,每一塊芯片都是大規(guī)模定制芯片,,很難形成規(guī)范,,也很難統(tǒng)一接口標準。這就造成了設計上的困難,,也很難規(guī)?;6?,芯片之間引腳的間距不定,通訊接口必須使用功耗較大的SerDes,,這就造成了功耗過大,。
Iyer的思路是,把一塊大芯片拆成很多小而且接口標準化的小模塊芯片(Dielet),,之后用封裝級互聯(lián)集成到一起,。由于每塊芯片的尺寸小而且形狀固定,因此芯片間的間距也可以做到很小,,這樣大部分SerDes可以省去,,只留下部分距離很遠的引腳需要SerDes,這就節(jié)省了功耗,。而且,,由于接口和尺寸標準化,因此可以更容易地把規(guī)模做大,。每一塊小芯片都可以是一個IP,,這樣就誕生了一個新的大規(guī)模異質(zhì)互聯(lián)的生態(tài)。
為了實現(xiàn)這一偉大目標,,Iyer教授在UCLA建立了異質(zhì)集成與性能進化中心(Center for Heterogeneous Integration and Performance Scaling, CHIPS),,并與各個領域的眾多大咖(如計算機領域的Jason Cong,醫(yī)學院的Tzung Hsiai等)合作,。讓我們期待這位Super Star在UCLA的作為,!
默克半導體事業(yè)處處長林柏延也認為,部分5納米與3納米所使用的材料都差不多,,因此有些廠商會從不同的光罩,、制程,甚至是封裝技術來改善芯片效能,提升系統(tǒng)的整合度,??煽吹侥壳皹I(yè)界正積極嘗試不同封裝技術,強化產(chǎn)品性能并縮小產(chǎn)品尺寸,,例如采用3D堆疊的方式,。
也就是說,封裝拯救摩爾定律的時代將要到來,?