經(jīng)濟觀察網(wǎng) 記者 李靖恒 9月28日，在深圳舉辦的第五屆中國系統(tǒng)級封裝展覽及大會上，芯和半導(dǎo)體科技(上海)有限公司的總監(jiān)蘇周祥發(fā)表了主題為“系統(tǒng)級封裝SiP技術(shù)趨勢和對EDA的挑戰(zhàn)”的報告。他認(rèn)為，現(xiàn)在的SiP的規(guī)模已經(jīng)相當(dāng)?shù)拇螅宜墓に嚬?jié)點相對來說比較先進，以前的工具已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的要求。

封裝是把集成電路裝配為芯片最終產(chǎn)品的過程，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。而SiP（System In a Package：系統(tǒng)級封裝）是指是將多種功能芯片(包括處理器、存儲器等功能芯片)集成在一個封裝內(nèi),從而實現(xiàn)一個基本完整的功能。至于EDA（Electronic design automation：電子設(shè)計自動化），則是指利用計算機輔助設(shè)計軟件，來完成超大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計等流程的設(shè)計方式。也就是說，EDA通過計算機模擬的方式來進行集成電路的設(shè)計，極大地提升了集成電路設(shè)計的效率。

芯和半導(dǎo)體科技(上海)有限公司是一家國產(chǎn)EDA企業(yè)，成立于2010年，提供芯片仿真、封裝仿真等解決方案。

蘇周祥介紹，SiP不是一個新事物，早在80年代PC比較流行的時候，SiP就已經(jīng)出現(xiàn)了，那時候叫Multi-chip modules（多芯片組件）。2000年之后隨著可穿戴設(shè)備的興起，系統(tǒng)級封裝（也就是我們說的SiP）出現(xiàn)了。到2010年之后,SiP又出現(xiàn)了更多的一些內(nèi)容。

“從手機前端來看，隨著4G到5G的技術(shù)的演進，我們的射頻前端越來越復(fù)雜了，出現(xiàn)了好多的模組，各種各樣的模組組成了目前的手機射頻前端。越來越多的模組就像搭積木一樣，把我們目前手機前端里面的這些設(shè)計通過搭積木的方式給搭起來。這樣就給我們的EDA軟件的仿真分析、設(shè)計分析帶來了巨大的挑戰(zhàn)。”蘇周祥表示。

SiP另外一個方向是HPC（High Performance Computing：高性能計算群）的市場。蘇周祥認(rèn)為，HPC市場其實是推動我們AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)分析、高性能計算的重要的推手。這一塊的興起使得人工智能、汽車電子、大數(shù)據(jù)得以快速的發(fā)展。

HPC的發(fā)展基本上是從2011年開始的。2011年XILINX公司第一次做出嘗試，實現(xiàn)了第一次2.5D的封裝(2.5D封裝是傳統(tǒng)2D封裝技術(shù)的進步，可實現(xiàn)更精細(xì)的線路和空間利用)。隨后，AMD、英偉達、國產(chǎn)鯤鵬等等都推出了采用這種技術(shù)的產(chǎn)品。到2020年，這種大芯片或者說先進封裝的芯片越來越多。

“不僅僅是國外，目前在國內(nèi)也有。我們有很多的做交換機芯片、AI芯片的公司，以及做CPU、GPU的公司，都慢慢地參與這種2.5D的先進封裝方式，去做它的設(shè)計和產(chǎn)品。相信在不遠(yuǎn)的將來,這種產(chǎn)品會越來越多。”蘇周祥表示。

蘇周祥進一步稱：“說到先進封裝，不得不提一下3D Fabric（3D堆棧封裝：把不同功能的芯片或結(jié)構(gòu)，通過堆疊等技術(shù)，使其在縱軸方向上形成立體集成）。3D Fabric在先進封裝里面起了不可或缺的作用，因為很多的工藝都是在3D Fabric來實現(xiàn)的。那說到3D Fabric，不得不提的就是臺積電。臺積電在先進封裝這塊也是走的時間最長、最遠(yuǎn)的。”

另一個重要的廠商是英特爾，英特爾不算做得最早的，但是它也有自己的先進封裝的工藝，叫做EMIB（Embedded Multi-Die Interconnect Bridge：嵌入式多核心互聯(lián)橋接）。EMIB就是通過把兩顆芯片的邊緣進行互聯(lián)，來實現(xiàn)兩顆芯片的互通。這個工藝目前在英特內(nèi)部它會使用會比較多一些。

雖然英特爾EMIB的推廣沒有像臺機電的推廣的那么廣泛。但是英特爾在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推動方面做的比較好。他們已經(jīng)成立了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組織，專門來定義標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、操作規(guī)范等。

“其實在國內(nèi)，目前就我知道的有兩個EDA的聯(lián)盟也在做技術(shù)的規(guī)范。應(yīng)該在不遠(yuǎn)的將來吧，大概兩三年的時間里，國內(nèi)有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范也會正式的發(fā)布，大家可以期待一下。”蘇周祥說。

他同時認(rèn)為，SiP多年的發(fā)展也帶來了很多不一樣的內(nèi)容，這些內(nèi)容對軟件、設(shè)計、仿真帶來了一些相應(yīng)的挑戰(zhàn)。“我們以前的EDA軟件實際上已經(jīng)不可能滿足現(xiàn)在的需求。”

蘇周祥介紹，EDA這個行業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在大概40多年的時間，最開始的時候主要關(guān)注的是功能性的仿真和設(shè)計，后來還要考慮仿真的時序、可靠性等等因素。面對目前的SiP，還需要去考慮系統(tǒng)層面的性能。由于這個時候的集成度已經(jīng)達到非常非常小的尺度了，所以還需要去考慮多物理場的一些效應(yīng)，包括信號完整性、電源完整性，以及力學(xué)、熱學(xué)等效應(yīng)，而且這些效應(yīng)還都是互相影響的。

“現(xiàn)在的這些SiP規(guī)模相當(dāng)?shù)拇螅宜墓に嚬?jié)點相對來說比較先進，以前的工具不能滿足現(xiàn)在的要求。現(xiàn)在的很多設(shè)計廠商都不斷地在更新自己的設(shè)計工具，尤其是針對先進封裝的工具。SiP的新內(nèi)容也迫使我們EDA從業(yè)人員給EDA軟件工具賦予更多一些內(nèi)容，或者增加更多的內(nèi)涵。從現(xiàn)在市場情況來看的話，針對先進SiP封裝的EDA設(shè)計平臺已經(jīng)初具規(guī)模。”蘇周祥表示。

——