專（zhuān）注於膠粘劑的研發製造
不久（jiǔ）前，華（huá）為、蘋（píng）果等采用自研芯片的手機廠商，紛（fēn）紛推出（chū）了“膠水（shuǐ）芯片”相關技術。“膠水芯片”是通（tōng）過先進封裝中的異構集成技術，將兩個或者多個芯片用堆疊（dié）的方式用膠水“粘”在一（yī）起而形成的芯片。采用該技術（shù）所打造的（de）芯片，能夠將多（duō）個（gè）計算核在不需要額外優化的情況下進（jìn）行數據互通，是一種有效提升芯片（piàn）性能，並降低芯片成本的（de）絕佳方案。
在摩（mó）爾定（dìng）律逐步放緩的大（dà）背景（jǐng）下，“膠水（shuǐ）芯片”一時間成為業（yè）內重點關注的技（jì）術之（zhī）一。然而，“膠水芯片”能（néng）否真正成為拯救先進製程的“救（jiù）星”呢？
“膠水芯片”曾經被詬病（bìng）
“膠水芯片”的概念已有二十幾（jǐ）年的曆史。在人們（men）專注於將芯（xīn）片高（gāo）度集（jí）成化的時期，“膠（jiāo）水芯片”並不吃香，甚至（zhì）被人詬病。
據了解，“膠水芯片”的概念最早起源於1995年。然而，真正將“膠水芯片”概念（niàn）推向公眾視野的，卻是（shì）一次（cì）英（yīng）特爾迫於市場競爭而采取的無奈之（zhī）舉。據了解，2005年，AMD搶先（xiān）發布了世界上第一款四核（hé）處理器（qì）速龍X2。同時，為了能夠在市場開拓出新的一片天地，英特爾迅速（sù）推出了與AMD的競爭產品——奔（bēn）騰D，而該（gāi）產品便是一顆“膠水芯片”。
然而，英特（tè）爾這顆“膠水芯片”卻並沒有得到業內的認可。據悉，奔（bēn）騰D處理器芯片，是將兩顆奔騰4芯（xīn）片直接焊在（zài）了一片電路板（bǎn）上，兩顆（kē）芯（xīn）片之間（jiān）存在嚴重的傳輸瓶頸，隻能通過主板上的北橋（qiáo）芯片進行“溝（gōu）通（tōng）”，導致兩顆芯片之間（jiān）的運算效率極其低下，奔騰D的性能也遠不如AMD的速龍X2。這一出名的（de）曆史事件，也讓人們對“膠水芯片”留下了非常（cháng）不（bú）好的印象。
與此同時，摩爾定律仍在穩步推進，芯片向高度集成方向發展是此時提供降本增效解決方案的主流方式。這也造成了這段時間“膠水芯片”並不吃香。
隨著先進封（fēng）裝技術的不斷發展，當“膠水芯（xīn）片”再次“重出江湖”時，卻“改頭換麵”，成為（wéi）了業（yè）內的“寵（chǒng）兒”。
不久（jiǔ）前蘋果推出的M1 Ultra芯片（piàn），是采用堆疊技術將兩個M1 Max芯片合二為一，並達到（dào）了1+1=2的效果。在造芯之路“狂奔”十餘載的蘋果，通過先進封（fēng）裝的技術，讓芯片在性能（néng）和功耗方（fāng）麵均有了（le）很大（dà）的（de）突破。M1 Ultra芯片實現了兩部分之間2.5TB/s的數據傳輸帶寬，統一內存（cún）帶寬進一步提升至800GB/s，而晶體管數量更是達到了1140億，首次突破千億。
此外，近期華為公司也首（shǒu）次公開了關於“芯片堆疊技術”的專利，即在一（yī）顆芯片內將多個芯粒封裝在一起，並將其視（shì）為（wéi）未來重點發展的關鍵核心技術之（zhī）一（yī）。
是無奈（nài）之舉也（yě）是權宜之計
“重出江湖”的（de）“膠水芯片（piàn）”，為何能“一雪前恥”，成為業（yè）內“寵兒”？實際上，這也是在先進（jìn）製程節點成本越來越高、技（jì）術難度（dù）越來越大的情況下的一種無奈選擇。但是，隨著摩（mó）爾定律逐步放緩，為了能夠有效（xiào）打造（zào）芯片創新技術，“膠水芯片”也不失為是一種權宜之（zhī）計。
根據DIGITIMES數據評估，28nm工藝建廠花費（fèi）為60億美元（約（yuē）合人民（mín）幣382億元）。然而到7nm工藝時，建廠成本卻增長至120多億美元（約合人民幣765億元）。到5nm時，這一數字更是增（zēng）長至（zhì）160億美元（約合人民幣（bì）1019億（yì）元）。可見，晶圓廠（chǎng）的建設成本（běn）十分高昂，且隨著芯片製程的逐漸縮小不斷攀升。
然而，投入不斷攀高的（de）同時，先進製程芯片的良率卻難以隨之提升。近期，三星被（bèi）爆出其采用GAA工（gōng）藝的3nm芯片（piàn）良率僅在10%~20%之間。與此（cǐ）同時，台積電和三星的4nm工藝芯片也頻頻被（bèi）爆出現（xiàn）功耗高（gāo）等問題。
這一（yī）係列先進製程的“翻（fān）車（chē）”事件，讓人們（men）開（kāi）始把更多目光轉向了先進封裝領域（yù），通過（guò）先進封裝技術“粘合”而成（chéng）的“膠水芯片（piàn）”，成為了人們重點關注的技術。此（cǐ）外，今日不同往昔，隨著（zhe）製程工藝和封裝工藝的發展，各（gè）個核心已經可以通過超高的帶寬總線（xiàn）進行（háng）交流，這使得“膠水芯片”技術，不再停留在“將兩個芯片焊在同一片（piàn）電（diàn）路板”上，而是能夠真正實現芯片性能的提升。
中科院微電子所副所長曹（cáo）立強向《中國電子報》記者表示，“膠水芯片（piàn）”的技術不（bú）僅能夠幫助芯片實（shí）現架構設（shè）計的創新，還能有效（xiào）實現芯片內的（de）互聯互通，二者是“膠水芯片”所實現的最關鍵的技術突破。
首先，在架構方麵，“膠水芯片”能夠打破現有的架（jià）構體係，在架構層麵對芯片進行係統化的（de）創新設計。這是由於“膠水芯片”能夠通過靈活的異構集成技（jì）術，將不同（tóng）芯片種類（lèi）、不同架構（gòu），甚至不同製程工藝的芯片或芯粒（Chiplet），像搭建樂高一樣進行“粘合”，從而（ér）打造出新的技術。
例如，蘋果去（qù）年4月公布的（de）一（yī）份專利顯示，蘋果采用與“膠水芯（xīn）片”相似（sì）的技術，利用高度集成的封裝（zhuāng）方式，打造出（chū）了一種重構的3D IC架（jià）構，讓每個封裝層上的單（dān）個和多顆（kē）裸片，既可以作為功（gōng）能芯片，也（yě）可以作為（wéi）相鄰封裝層上多個裸片之間的通信橋梁，實現技術突破。
其次，“膠水芯片”能夠實現兩個芯片間的互聯互通，從而提升芯片整（zhěng）體的係統功（gōng）能（néng）。此前，對（duì）於一些處理器芯片而言，其處理器區域、存儲器區域、接口區域等不同（tóng）區域之間的互聯互通，需要通過布線和（hé）線間的一些協議來達成。而“膠水芯片”則可以通過（guò）先進封裝技術，在芯片之間（jiān）形（xíng）成直接的互聯（lián）互通，大大增強傳輸效率。例如，蘋果M1 Ultra的（de）芯片，采用台積（jī）電的CoWoS-S2.5D封裝技術，利用矽中介層完成兩個芯片之間的互聯，M1 Ultra芯片（piàn）實現了兩部分之間2.5TB/s的數據傳輸帶寬。
先進製程、先進封裝共同（tóng）發展
以先進封裝技術為主導（dǎo）的“膠水芯片”的技術如今一躍成為了業內焦點，但這（zhè）並不意味著“膠水芯片（piàn）”能夠替代先（xiān）進製程芯片（piàn）。曹立強認為，在集成（chéng）電路領域，沒有先進和落後的技術，隻有成（chéng）熟工藝和先進工藝的區分，先進封裝技術並不會取代先進工藝技術的發（fā）展，“膠水芯片”並不能（néng）真正成為（wéi）拯救先（xiān）進製程的“救（jiù）星”，而是二者共同發展。
北京超弦存儲器研究院執行副院長、北京航（háng）空航天大學兼職博導趙超表示，雖然並不是所有（yǒu）芯片都需要用到先進製程，但是在一些（xiē）特定（dìng）芯片種類（lèi）中，對於先進製程的要求是必不可少的（de）。以邏輯（jí）芯片和存儲（chǔ）芯片為（wéi）例，邏輯芯片是電子產品中主要（yào）的（de）處理引擎,存儲芯片是通過在單一（yī）芯片中嵌（qiàn）入軟件，實現多功（gōng）能和（hé）高性能，功耗和（hé）性能對其至關重要，對於先（xiān）進製程的要求非常高。可見，雖然摩爾定律日趨放緩，但並不意味著對先進製程的需求不同往（wǎng）日。
此外，“膠水芯片”同樣也存在著弊端。業內專家認（rèn）為，如今的移（yí）動設備，每一寸麵積都可謂是“寸土寸金”，而“膠水芯（xīn）片”尺寸往往會（huì）比較大，對於移動設備（bèi）的外觀、重量、內部結構、散熱等方麵會提出更高的要求，增加係統整合的難度。因此，“膠水芯片”很難在短時間內在移動設備中替（tì）代先進（jìn）工藝芯片。對於移（yí）動設備，特別是手（shǒu）機而言，先進製程芯片仍是主流需求。
來源：中（zhōng）國（guó）電子報
