Chiplet技术与AI芯片相结合，将是未来的发展方向

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：

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

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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