集成芯片与芯粒技术：打破集成电路瓶颈的新路径

"集成芯片与芯粒技术白皮书2023" 集成芯片与芯粒技术是应对当前集成电路产业发展挑战的重要解决方案。随着人工智能、自动驾驶和云计算等领域的迅速发展，计算设备面临着前所未有的算力需求。传统的集成电路设计，受到“功耗墙”、“存储墙”和“面积墙”的限制，无法满足这种指数级增长的需求。因此，集成芯片技术应运而生，它提供了一种不依赖于微缩工艺节点的进步方式，通过将多个芯粒（Chiplet）组合，实现高性能芯片的设计。 芯粒技术允许设计师将复杂的功能模块独立开发，然后在封装阶段进行集成，这种方式不仅能够降低设计复杂性，还提高了设计重用性和灵活性。在“万物智能”和“万物互联”的时代，集成芯片技术适应了市场对快速响应和定制化的需求。中国在集成电路产业中，尤其是在先进工艺、材料、EDA工具和工艺流程方面面临外部限制，集成芯片技术为我国提供了自主发展的新路径，利用现有工艺制程也能实现高性能芯片的研发，同时借助庞大的市场需求驱动技术创新。 本白皮书由中国计算机学会集成电路专业委员会、容错计算专业委员会等多个机构的专家共同编撰，详细探讨了集成芯片的定义、发展路径、架构设计、EDA工具、工艺原理及面临的挑战与机遇。其中，介绍了集成芯片如何解决分解与组合的难题，芯粒间的互连网络、存储架构、接口协议、高速接口电路和供电电路的设计考虑。此外，还涵盖了芯粒间互连线的电磁场仿真、多物理场耦合仿真以及测试与可测性等问题。在工艺原理部分，讨论了RDL/硅基板制造、高密度凸点键合和散热工艺等关键工艺步骤。 白皮书强调，集成芯片的发展路径符合我国的产业现状，提出了三大科学问题和十大技术难题，这些挑战包括但不限于芯粒间的高效通信、热管理、可靠性以及设计自动化等。解决这些问题将有助于推动我国在集成芯片领域的技术创新和产业进步。 集成芯片与芯粒技术的发展不仅对提高集成电路性能至关重要，而且对于促进我国集成电路产业的自主创新和可持续发展具有深远意义。未来，这一领域将继续深入研究，探索更高效、更灵活的设计方法和制造工艺，以应对不断演进的应用场景和市场需求。