小晶片(Chiplet)封裝設備是什麼

小晶片封裝設備是將依功能分割・個別製造的多顆小型晶片(小晶片),整合到1個封裝中的先進封裝設備。與單晶片(一體型)晶片不同,各小晶片能以最適合的製程節點製造,實現高良率・低成本・設計彈性。英特爾(Intel)的Foveros、超微(AMD)的Chiplet、台積電(TSMC)的SoIC等,各公司推出自有規格,引領AI SoC的趨勢。

重點整理

小晶片=依功能分割的小型晶片。CPU/GPU/記憶體/I-O以最適節點個別製造
提升良率:相較大型單晶片,小晶片較不易受缺陷密度影響
Die-to-Die(D2D)介面規格:UCIe・EMIB・Bumpless等標準化進行中
EMIB(Embedded Multi-Die Interconnect Bridge):英特爾方式,將矽橋接埋入有機載板
主要採用例:AMD EPYC(Zen)・Intel Meteor Lake・Apple M-series・NVIDIA Blackwell

常見問題

什麼是小晶片?(半導體)
小晶片(Chiplet)是為了負責特定功能(CPU・GPU・記憶體・I-O等)而設計・製造的小型半導體晶粒。不製作1顆巨大的單晶片,而是將依功能分割的多顆小晶片在封裝內連接,作為1顆處理器運作。由於各小晶片能以最適合的製程節點製造,在成本・良率・設計彈性上具有優勢。
小晶片與SoC有什麼不同?
SoC(System on Chip)是將CPU・GPU・記憶體等整合在1片矽晶粒上的設計。小晶片是將依功能分割的多顆晶粒在封裝內連接的架構。SoC的晶粒內通訊最快,但製造複雜,大型晶片的良率會下降。小晶片可提升良率・選擇最適節點・重複利用設計,但晶粒間通訊的頻寬・延遲是其課題。
什麼是UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)?
UCIe是用於連接小晶片之間的業界標準介面規格,於2022年由英特爾(Intel)・安謀(Arm)・台積電(TSMC)・三星(Samsung)・日月光(ASE)等主要企業制定。藉由標準化實體層與協定層,使不同廠商的小晶片能夠互相連接。可說是小晶片版的PCIe,是以「形成小晶片生態系」為目標的跨業界行動。
小晶片封裝設備的主要廠商有哪些?
小晶片封裝使用的設備有多種。主要包括覆晶・混合鍵合設備(Besi・EVG・ASMPT)、中介層基板形成設備(台積電/英特爾自製)、D2D檢測設備(科磊(KLA)・Onto Innovation)等。像EMIB這類橋接封裝,英特爾使用自有設備。在整體封裝方面,則由日月光集團(ASE)・Amkor等OSAT負責量產。

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