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为何只要Intel、AMD等公司能够做?小芯片成干流的三大应战

2020-06-16 发布于 武清期货配资 网
 

呼和浩特股票开户原标题:为何只要Intel、AMD等公司能够做?小芯片成干流的三大应战 来历:雷锋网

小芯片持续遭到商场的重视,但要得到愈加广泛的重视与支撑,依然存在一些应战。

AMD、英特尔、台积电、Marvell等公司现已在运用小芯片模型这种高档的规划办法开发或推出设备。但由于缺少生态体系支撑等问题,小芯片的选用在业界遭到了束缚。针对这些问题,一些处理计划被连续提出,一代工厂和OASTs(进行IC封装和测验的公司)正在制作些小芯片以推进整个产业链的开展。

呼和浩特股票开户对小芯片而言,首要是想经过将原先出产好的芯片集成到一个电路板上,到达削减产品开发时刻和本钱的意图。因而,一个芯片制作商或许有一个模块化芯片或小芯片的库。小芯片能够是不同工艺节点制作的芯片,客户能够混合调配小芯片,并用die-to-die的互连计划将它们衔接起来。

小芯片并不是一个新概念。多年以来,一些公司现已推出了相似小芯片的规划,该模型正在遭到越来越多的重视。一般来说,业界会开发一个SoC片上体系,在这个体系上的每一个模块都需求运用相同的先进制作工艺和封装,但这一办法正在由于先进制程节点变得越来越杂乱和贵重。

呼和浩特股票开户一些公司在这条路途上持续前行,但还有许多公司在寻觅其他的办法。开发体系级规划的另一种办法,凭借高档封装组合杂乱的芯片,小芯片是将芯片模块化的一种办法。

“咱们还处在前期阶段,英特尔的以及其它同类产品将反应出这一技能的开展。每一个首要的代工厂都有其技能线路图,用来提高包含2.5D和3D的互连密度,”英特尔工艺产品集成总监Ramune Nagisetty说道。“在未来几年,咱们将看到小芯片在2.5D和3D封装中的运用完成,也会看到它拓宽到逻辑内存以及逻辑仓库。”

英特尔和其他少量公司具有开发这些产品的技能,可是还有许多公司还没有彻底具有这项技能,以至于他们需求发现这些技能并找到运用它们的办法,因而面对一些应战:

终究方针是在内部或从多个其他供货商那里取得优质且可互操作的小芯片,这种模型仍在研讨中。

第三方die-to-die的互连技能正在鼓起,但还远远不够。

呼和浩特股票开户某些die-to-die的互连计划缺少规划支撑。

呼和浩特股票开户代工厂和OSAT将扮演首要人物,可是要找到具有IP和制作才干的供货商并不简略。

呼和浩特股票开户现在的作业是战胜这些应战,跟着时刻的推移,小芯片将不断开展。它不会代替传统的SoC,没有一项技能能满意一切需求,所以多架构依然有开展空间,许多人不会开发小芯片。

小芯片的运用和应战

呼和浩特股票开户几十年来,芯片制作商都是是遵从摩尔规律,每隔18-24个月芯片功用就提高一倍,在这一规律下,供货商推出根据最新工艺的芯片,开发更高晶体管密度,更低价格的设备。

这一规律从16nm/14nm开端不再适用。集成电路规划和制作本钱飞涨,全面提高节点的节奏开端从18个月延长到2.5年乃至更久。当然,并非一切的芯片都需求先进节点,也并非当时一切放在同一芯片上的组件都从缩放中获益。

小芯片能发挥的优势在于,一个较大的芯片能够分化成许多更小的芯片,并根据需求组合和匹配,小芯片能比一体式芯片本钱更低,良率更高。

小芯片不是封装类型,是封装(packaging)技能的一部分。管芯能与小芯片一同集成到现有的封装类型,如2.5D或3D,扇出或多芯片模块(MCMs)。一些人或许会运用小芯片开发全新的体系结构。

一切的这些都取决于需求。UMC事务开展副总裁Walter Ng表明“这是一种架构办法。它是针对所需使命优化硅的处理计划和本钱处理计划,一切这些都需求从功用,包含速度、功率和本钱方面考虑,详细取决于咱们选用的办法。”

呼和浩特股票开户还有一些不同的办法,例如,英特尔上一年选用称为Foveros的小芯片办法,推出了3D CPU渠道。该封装将10nm处理器内核与四个22nm处理器内核结合在一同。

呼和浩特股票开户AMD、Marvell和其他公司也现已开发了相似的芯片产品。一般,这些规划针对与当今2.5D封装技能相同的运用,例如AI和其他数据密集型作业负载。英特尔的Nagisetty表明:“ 中介层上的逻辑/内存或许是现在最常见的完成办法。在需求许多内存的高功用产品中,咱们将看到运用根据小芯片的办法。”

呼和浩特股票开户可是,小芯片将不会占有主导地位。Nagisetty说:“设备的类型和数量正在不断添加。我以为并非一切产品都会选用根据小芯片的办法。在某些状况下,单片模具将是本钱最低的挑选。可是配资公司 高功用产品,能够肯定地说,小芯片办法将成为一种规范,尽管这种技能还未老练。”

英特尔和其他公司已准备就绪,能够开发相关产品。一般,要开发根据小芯片的产品,需求运用已知杰出的裸片,EDA东西,die-to-die的互连技能以及制作技能。

呼和浩特股票开户“假如看看当今谁在进行根据小芯片的规划,它们往往是笔直集成的公司。他们具有一切内部组件,” ASE的出售和事务开发高档总监Eelco Bergman说。“假如要把几块芯片‘缝合’在一同,则需求把握有关每个芯片,其架构以及这些芯片上的物理和逻辑接口的许多详细信息。需求具有能将不同芯片的一起规划联络在一同的EDA东西。”

并非一切公司都有内部组件,有一些是能够取得的,还有一些则还未准备好。当时面对的应战是找到必要的零件并将其集成,这将花费时刻和资源。

“小芯片现在好像是最抢手的论题。首要原因是由于边际所需的运用和体系结构的多样性,” Veeco首席营销官Scott Kroeger说道。“假如正确运用,小芯片能够协助处理这一问题。现在还有许多作业要做,首要的问题是怎么才干将不同类型的芯片整合到一个设备中。”

呼和浩特股票开户要从哪里开端呢?配资公司 许多规划服务公司而言,代工厂和OSAT或许是起点。一些代工厂不仅为代工,并且还供给各种封装服务,包含OSAT供给包装/拼装服务。

呼和浩特股票开户一些公司现已在为小芯片年代做准备。例如,台积电正在开发一种称为集成芯片体系(SoIC)的技能,该技能可让小芯片为客户供给相似于3D的规划,台积电还具有自己的die-to-die互连技能(Lipincon)。

呼和浩特股票开户其他代工厂和OSAT供给了各种高档封装类型,但它们并未开发自己的die-to-die互连计划。相反,代工厂和OSAT与正在开发第三方互连计划的各种组织协作,这项作业仍在进行中。

呼和浩特股票开户互连至关重要。Die-to-die的互连将一个裸片与另一个裸片封装在一同,每个裸片都包含一个带有物理接口的IP模块,具有公共接口的一个裸片能够经过短间隔导线与另一个裸片进行通讯。

许多公司开发了具有专有接口的互连,这意味着它们只可用于公司自己的设备。可是,为了扩巨细芯片的选用规模,该职业需求运用敞开接口进行互连,以使不同的芯片能够互相通讯。

ASE的Bergman说:“假如业界期望朝着支撑根据小芯片生态体系跨进,那将意味着不同的公司有必要开端互相同享芯片IP。配资公司 这一妨碍有一种处理的计划。用集成的规范接口代替同享芯片IP。”

为此,业界正在从DRAM事务中罗致经历。DRAM制作商运用规范接口DDR衔接体系中的芯片。“ (运用此接口)我不需求知道存储设备规划自身的详细信息,我只需求知道接口的外观以及怎么衔接到我的芯片即可。” Bergman说。“当咱们开端议论小芯片时,状况也是如此。配资公司 下降IP同享妨碍的主意能够表达为:让咱们朝着一些通用接口的方向尽力,以便让我知道我的芯片和你的芯片怎么在一个模块中衔接在一同,相似于乐高的模块化办法。”

寻觅规范接口

值得快乐的是,一些公司和组织正在开发敞开的die-to-die的互连/接口技能。这些技能包含AIB、BoW、OpenHBI和XRS。每种技能都处于不同的开展阶段,没有一种技能能够满意一切需求,因而还有开展其他计划的空间。

呼和浩特股票开户由英特尔开发的高档接口总线(AIB)是一种die-to-die的接口计划,可在小芯片之间传输数据。这一计划有两个版别:AIB Base用于“更轻量级的运用”,而AIB Plus则用于更高的速度。

呼和浩特股票开户“ AIB没有指定最大时钟速率,且最小时钟速率十分低(50MHz)。AIB的带宽很高,每条线的典型数据速率为每秒2G。”英特尔研讨科学家David Kehlet在白皮书中说。英特尔还具有小型商业代工事务,以及重要的内部封装部分。

一起,光互联论坛正在开发一种称为CEI-112G-XSR的技能。XSR为超短间隔和超短间隔运用程序供给了每通道112Gbps的管芯到管芯衔接。XSR衔接MCM中的小芯片和光学引擎。运用包含AI和网络。XSR规范的终究版别有望在今年年末发布。

敞开范畴专用体系结构(ODSA)小组正在别的界说两个别的的管芯到管芯接口:电线束(BoW)和OpenHBI。BoW支撑惯例和高档软件包。Marvell的网络/汽车技能首席技能官Ramin Farjad在最近的讲演中说道:“开始的方针是供给一个通用的die-to-die接口,该接口可用于多种封装处理计划。”

呼和浩特股票开户BoW仍在研制中,有停止和未停止两种版别。BoW的芯片吞吐量为0.1Tbps / mm(简略接口)或1Tbps / mm(高档接口),功率功率小于1.0pJ / bit。

一起,Xilinx提出,OpenHBI是一种源自高带宽存储器(HBM)的die-to-die互连/接口技能。HBM自身用于高端封装。在HBM中,DRAM裸片堆叠在一同,然后在体系中完成了更多的内存带宽。物理层接口在DRAM仓库和封装中的SoC之间路由信号。该接口根据JEDEC规范。

OpenHBI是相似的概念 。不同之处在于,该接口在封装中供给了从一个小芯片到另一个小芯片的衔接。它支撑中介层,扇出和小距离有机基板。

Xilinx的首席架构师Kenneth Ma在最近的讲演中说:“咱们正在测验运用经过验证的JEDEC HBM规范。测验运用现有且老练的PHY技能,并能够进一步优化它们。”

呼和浩特股票开户OpenHBI规范具有4Gbps的数据速率,10ns的推迟以及0.7-1.0pJ /位的功率功率,总带宽为4,096Gbps。草案定于年末发布。下一个版别OpenHBI3也在研制中,它要求6.4Gbps和10Gbps的数据速率以及小于3.6ns的推迟。

呼和浩特股票开户终究,客户将能够挑选几种die-to-die的互连/接口选项,但这并不能处理一切问题。来自不同公司的小芯片的互操作性仍处于起步阶段。互操作性方面的确存在应战,这也便是为什么咱们还没有看到许多可互操作的小芯片的原因”,英特尔的Nagisetty说。“还有商业形式的问题。当咱们能从草创公司取得芯片时,怎么做好危险办理?例如,假如那些管芯在封装或许其他进程之后失效,该危险办理的形式应该是怎么样的。有许多杂乱性和供应链办理。它要求供应链的杂乱程度再上一个全新的台阶。”

呼和浩特股票开户考虑到这些问题,一些客户或许以为,从长远来看,小芯片是不值得的。相反,客户终究或许会运用OSAT或代工厂开发更传统的高档封装。Amkor研制副总裁Ron Huemoeller说:“封装职业中,许多人终究或许会遵从咱们的路途,由于它在封装从头集成方面愈加简略。”

“die-to-die的总线类型一般由咱们的客户界说,而不是由Amkor或OSAT规矩。可用的接口(如AIB和电线束(BoW))不断尽力,使通用规范可用于die-to-die接口,然后有助于总体上完成小芯片商场。客户能够挑选运用敞开规范或保存专有接口。现在,咱们从客户群中看到两种办法的混合。” Huemoeller说。

呼和浩特股票开户“值得注意的是,die-to-die的接口包含两大类,从单端宽带总线(如HBM数据总线)到具有很少物理线但线速更高的串行化接口。在一切状况下都要考虑功用的权衡,包含延时、功耗和物理线路数,这会影响封装技能的挑选。从封装的视点来看,总线类型和物理线密度将驱动挑选哪种封装处理计划。一般挑选具有较高线密度的模块类型(2.5D或基板上的高密度扇出)或挑选经典高密度封装基板上的MCM。”

规划问题

ODSA为了处理其间的许多问题,正在开发一个名为Chiplet Design Exchange(CDX)的芯片商场。“ CDX的意图是树立敞开格局,以保证保密信息的安全交流。它还将具有参阅作业流,这些作业流将演示原型的信息流。” OSDA的子项目负责人Bapi Vinnakota说。“ CDX招引了很多公司的广泛参加,EDA供货商、OSAT、规划服务公司、小芯片供货商和分销商等。CDX现已进行了有关小芯片功率估量和测验的研讨。它正在树立小芯片目录,并将开发包装原型。”

CDX的时刻组织尚不清楚。一起,客户需求EDA东西来规划支撑小芯片的产品。这些东西可用于高档封装和小芯片技能,但依然存在一些距离。

呼和浩特股票开户配资公司 小芯片,它需求一种一起规划的办法。Cadence产品办理部分主管John Park表明:“选用根据小芯片的分化规划办法需求IC、封装和电路板相关的功用。” 过渡到根据芯片的办法给芯片规划人员和封装规划人员都带来了新的应战。配资公司 封装规划师来说,进行硅基板的布局和验证提出了新的应战。布局、原理图和智能金属平衡之类的要求配资公司 IC规划人员来说是习以为常的,可是配资公司 许多封装规划人员来说,这些都是新概念。”

呼和浩特股票开户走运的是,EDA供货商供给了跨渠道东西。即使如此,依然存在一些应战。“例如,当从规划单个设备到规划和/或与多个设备集成时,界说和办理尖端衔接性的要求变得至关重要,” Park说。“测验是在3D仓库中规划多个小芯片时发作严重改变的另一个范畴。例如,怎么在仓库顶部测验或许与外界没有任何联络的小芯片?”

还有一些其他的问题。西门子事务部分Mentor产品办理总监John Ferguson表明:“为了完成杰出的规模经济,咱们期望小芯片能够轻松地在许多不同的封装中重复运用。可是这需求一些严厉的文件,且无论是在整个职业,整个进程仍是整个公司规模内都遵守得公认的规范。没有它,每个规划都将持续是一个耗时,费事且贵重的定制项目。”

但也依然存在一些问题。例如,配资公司 ODSA的BoW和OpenHBI接口,几乎没有规划支撑。为此,ODSA正在开发参阅规划和作业流程。

呼和浩特股票开户为ODSA的开发规划支撑好像不是问题。Ferguson说:“配资公司 物理验证,没有呈现任何严重困难,乃至是东西增强。在确认了要求和规范之后,将仅仅是将它们作为规矩束缚适当地施行到典型DRC或LVS牌组中的问题。”

制作小芯片

呼和浩特股票开户在开发规划之后,在晶圆厂代工,然后进行测验。该测验单元由自动测验设备(ATE)、探针和带有细针的探针卡组成,该探针具有为晶片规划的自界说图画。

呼和浩特股票开户勘探器拿出一块晶圆,并将其放在卡盘上。它将探针卡与芯片上的引线键合垫或细小凸点对齐。ATE对芯片进行电气测验。

FormFactor的高档副总裁Amy Leong表明:“测验和勘探小芯片面对着巨大的技能和本钱应战。“新的技能应战是需求大大削减包装凸点距离和尺度。微凸点可小至25μm或以下。此外,微凸点图画的密度是等效的单片器材的2-4倍。因而,在300mm晶圆上勘探如此小的特征所需的瞄准精度等同于将钉头定位在足球场上。”

测验每个微凸点一般本钱昂扬且不切实际。“本钱应战是怎么智能地履行KGD并以合理的本钱供给足够好的测验覆盖率。测验规划,内置自测验或测验流程优化是完成经济可行的测验战略的重要东西。” Leong说。

终究,将芯片切成小方块。在封装中,管芯堆叠并经过微型凸块衔接,微型凸块可在不同芯片之间供给小型而快速的电气衔接。

呼和浩特股票开户运用晶片键合机键合管芯是一个缓慢的进程,且存在一些束缚。最先进的微型凸点距离为40μm。假如运用当今的键合机,业界能够将凸点距离缩放到10μm或20μm左右。

业界需求一种新技能,即铜混合键合。为此,运用介电对介电键合键合芯片或晶片,然后进行金属对金属衔接。配资公司 芯片堆叠,混合键合具有应战性,这便是为什么它仍处于研制阶段。

还有另一个问题。在多晶粒封装中,一个不良晶粒会导致整个封装失效。CyberOptics的工程司理John Hoffman表明:“小芯片办法或各种异构集成办法都触及杂乱性,这唆使人们需求对高产量和长时间可靠性进行有用查看。”

定论

明显,小芯片开展面对一些应战,但该技能也十分必要。运用芯片缩放,单片芯片就能够保存了,但很少有公司能支付得起高档节点。

业界需求有不同的挑选,传统的处理计划有时无法满意这些挑选,小芯片却供给了各种或许性和潜在的处理计划。

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