小晶片(Chiplet)是不將多個功能區塊(晶粒)製造成單一大型晶片,而是將各區塊作為個別的小型晶片(小晶片)製造,再以先進封裝技術在基板或中介層上以2.5D 或3D 方式整合的設計與製造架構。
小晶片做法的最大優點是提升良率與降低成本。大型單一晶粒(Monolithic Die)面積越大,缺陷造成的不良率就越高。相對地,分割成小型小晶片可提高個別晶粒的良率,並且只需替換不良的小晶片。此外,也能組合不同製造節點的小晶片(例:邏輯以最先進節點製造,I/O 與 SRAM 以成熟節點製造)。
代表性的實作例中,超微(AMD)的 EPYC(Milan/Genoa)處理器將多個核心小晶片(CCD)與 I/O 晶粒組合在同一封裝內。英特爾(Intel)採用「Foveros」(3D 堆疊小晶片)與「EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge)」技術,已在 Xeon 與 Alchemist GPU 等產品實用化。蘋果(Apple)的 M1 Ultra 則以晶粒間連接技術 UltraFusion 整合了2顆 M1 Max。
小晶片之間的連接不可或缺高密度互連技術。在台積電(TSMC)CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)、InFO、英特爾 EMIB,以及日月光(ASE)、Amkor 等使用基板的2.5D 構裝中,小晶片以高密度安裝在矽中介層或 RDL(重布線層)上。業界團體已制定 UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)作為小晶片之間的標準介面規格。
隨著小晶片的普及,對後段製程(封裝)設備的需求加速擴大,ASM Pacific(黏晶機)、Besi(混合鍵合機)、東麗工程(Toray Engineering,熱壓接合機)、東京威力科創(晶圓接合)等提供相關設備。小晶片是實現邏輯、記憶體、類比、RF 等最佳組合的新世代半導體整合平台。