异构集成

异构集成

几十年来，半导体行业一直依赖二维微缩和单片半导体集成来不断推进，这可以同时改善芯片性能、功率和面积/成本。但是，随着二维微缩的放缓和成本的提高，芯片制造商越来越多地转向异构设计以及芯粒和器件的封装内集成，以改善功率、性能、面积、成本和上市时间（PPact™）。

在主机和个人电脑占主导地位的时期，封装的主要目的是保护硅芯片并将其连接到印刷电路板（PCB）。这里使用的主要技术是引线键合。 随着移动应用的发展，封装逐渐演变为以小尺寸来提供相应功能。封装凸点使得在两个平行面之间可建立多重连接。必要时，可通过扇出（封装）重新布置连接点，尤其从晶粒上非常紧密的间距来适应 PCB 上更宽松的间距。某些器件采用了硅通孔（TSV）技术，可实现芯片到芯片的直接连接。所有这些创新都提高了封装密度，实现了更高的速度和更低的功耗。

设计人员希望以更低的功耗获得更高的系统级性能，这促使他们考虑如何以最佳方式集成芯片和系统。设计人员发现很难将高性能计算、机器学习和推理所需的各个晶体管放在单个晶粒上。作为替代方法，设计人员正在使用多晶粒先进封装，使高性能逻辑芯片和存储器更加接近，从而降低延迟和功耗。 这种方法被称为异构集成，需要极高密度的短连接，比以前的封装技术高出几个数量级。

转向异构集成需要两大突破。

• 首先是混合键合，芯片和晶圆可直接通过铜来连接。
• 其次，随着越来越多的芯粒集成到单个封装中，封装的尺寸更大，也更加复杂。 业界正在从硅晶圆衬底转向更大的先进衬底。

异构设计对世界领先的半导体和系统公司要实现 PPACt 路线图而言越来越重要。通过我们在业界领先的产品组合上的独特广度和深度，以及行业合作关系，和世界领先的晶圆级封装实验室，在这里与客户和行业伙伴共同创新，应用材料公司正在帮助加速这一趋势。