2.5D工艺下Chiplet可测性设计策略与挑战

随着半导体技术的进步，特别是进入2.5D和3D集成时代，芯片设计的复杂性和集成度显著提升，使得可测性设计成为至关重要的环节。在这个背景下，chiplet技术作为一种新兴的系统级设计策略，通过模块化的方式将不同功能的芯片单元（chiplets）集成在一起，以应对工艺限制和技术竞争。 传统DFT（Design for Testability）方法在chiplet设计中扮演了核心角色，它涉及在设计阶段就考虑到测试的方便性和效率，以确保最终产品的质量和可靠性。由于多芯片组件的集成，设计师必须采用协同的设计策略，这包括测试接口的标准化，以便于各芯片之间的有效交互和故障检测。 在降低成本的同时，平衡测试覆盖率变得至关重要。随着集成度的增加，每个chiplet可能包含更复杂的电路和更少的测试点，这就需要优化测试策略，如使用高密度测试技术，设计高效的自测模块，以及实施并行和层次化的测试方法，以提高整体测试有效性。 2.5D微系统的关键问题集中在如何实现有效的互连，如无芯有机基板、薄膜互连、无源或有源TSV（Through Silicon Vias）等方案的选择，这些方案影响着芯片间的信号传输速度和功耗。HBM（High Bandwidth Memory）和3D NAND Flash的微结构设计展示了高性能存储技术如何通过三维堆叠来扩展存储容量和性能。 对于非3D存储器芯片，通过POP（Pin-on-Package）或PoP（Package on Package）等堆叠技术，可以实现不同器件的三维整合，这是一种具有跨封装和多尺度互连特点的成熟工艺。POP技术特别强调了封装器件在三维集成中的应用，通过切割、金属化和激光刻蚀等步骤，实现了高可靠性的生产。 此外，嵌入式晶圆结构也是探索的方向之一，深硅刻槽技术使得chiplet能够在晶圆上重新分布并实现多层次的集成。这种多尺度集成不仅增加了设计灵活性，也为解决大规模复杂系统的问题提供了可能。 基于2.5D工艺的chiplet的可测性设计是一个综合考虑芯片功能、互连技术、测试策略和封装工艺的复杂领域，需要持续的技术创新和优化，以满足不断增长的系统性能需求和市场挑战。