Возможности подключения заменили транзисторы, поскольку переменная номер один определение производительности.Гетерогенная интеграция переписывает правила проектирования микросхем и реструктурирует баланс сил в полупроводниковой промышленности.

При просмотре отчетов о Chiplet и расширенных пакетах постоянно выделяется одно ключевое слово: Гетерогенная интеграция.На протяжении десятилетий главной темой полупроводниковой промышленности было «уменьшение транзисторов».Сегодня происходит фундаментальный сдвиг: мы больше не одержимы идеей разместить все на одном чипе.Вместо этого мы «собираем» вместе чипы с разными функциями.

Это может звучать как компромисс, но на самом деле это эволюция.Поскольку технологические узлы приближаются к физическим пределам, затраты быстро растут, а требования к системе становятся более сложными, один производственный процесс больше не может одновременно обеспечивать производительность, мощность и функциональность.

Решением стала гетерогенная интеграция: логика, память, радиочастота и фотоника производятся с использованием оптимального процесса, а затем интегрируются на уровне упаковки, образуя целостную систему.В ходе этого перехода стало ясно, что упаковка — это уже не просто «соединяющие чипы» — это переопределение самого чипа.

Упаковка теперь определяет пропускную способность, энергопотребление, задержку и даже предельный предел вычислительной мощности.Вместо того, чтобы обсуждать Chiplet или усовершенствованную упаковку изолированно, мы вступаем в совершенно новую эру: эпоху полупроводниковых систем, движимую гетерогенной интеграцией.

Основная идея отчета

Основное поле битвы за улучшение производительности полупроводников смещается от «масштабирования транзисторов» к «интеграции корпусов и системного уровня (чиплет + гетерогенная интеграция)».

Почему этот сдвиг парадигмы?

В докладе определяются три основные причины:

• Закон Мура замедляется: Большие монолитные чипы страдают от низкой производительности и высоких затрат.
• Взрывная сложность системы: Циклы проектирования, проверки и производства становятся слишком длинными.
• Меняющиеся требования к приложениям: Для совместной работы систем искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений требуются логика, память, радиочастоты и фотоника.

Вывод: подход с использованием монолитных чипов больше нежизнеспособен.Промышленность должна перейти к сборке на системном уровне.

Решение: гетерогенная интеграция (HI)

В докладе это четко определено:

Сборка микросхем с различными процессами и функциями в единое целое на уровне системы для достижения более высокой производительности и расширения функциональности.

Три основные цели:

• Оптимизация размера
• Улучшение производительности
• Расширение функций

Фундаментальное изменение: чип превращается из «одного кристалла» в «систему в корпусе».

Чиплет + расширенная упаковка: основной путь

1. Что такое чиплет?

• Маленький кристалл с высокой плотностью ввода-вывода
• Модульная конструкция и отдельное производство
• Более высокая доходность и более низкая стоимость

2. Роль интерпозера/расширенной упаковки

• Обеспечивает гораздо более высокую плотность межсоединений, чем печатная плата.
• Обеспечивает сверхбыструю связь между чипами

Ключевой вывод: Упаковка больше не является просто «соединением» — это определяющий производительность системы.

Эволюция технологий: 2D → 2,5D → 3D

• 2D (плоская интеграция): Чипы расположены рядом, соединены через упаковку.
• 2.5D (Интерпозер): Кремниевый/органический/стеклянный переходник (например, CoWoS), обеспечивающий соединение с высокой пропускной способностью.
• 3D (Стекирование): TSV / Hybrid Bonding, сверхвысокая плотность соединений до 1 миллиона/мм².

Явная тенденция: переход от горизонтального соединения к вертикальному штабелированию.

Реальное узкое место в производительности

Производительность больше не определяется транзисторами, а возможность подключения.Четыре ключевых показателя:

• Плотность межсоединений: количество параллельных каналов передачи данных.
• Скорость передачи данных: скорость на канал
• Плотность полосы пропускания: плотность × скорость (самый важный)
• Энергия на бит: энергоэффективность передачи

Ключевой вывод: ядро будущей конкуренции — не вычислительная мощность, а эффективность перемещения данных.

Критические системные проблемы: подача электроэнергии и управление температурным режимом

1. Эффективность подачи электроэнергии

• Традиционные системы достигают эффективности только 75–80 %.
• Регуляторы напряжения необходимо размещать вблизи микросхем (IVR)

2. Источники потерь

• Потери при передаче ∝ I²R
• Потери резко возрастают с расстоянием

Вывод: пути подачи питания стали основным узким местом в производительности системы.

Стратегический прогноз отрасли

Весь доклад можно резюмировать в трех решениях высокого уровня:

• Полупроводники вступают в «системную эру»: основан на синергии системы (чиплет + корпус + питание + тепло), а не только на транзисторах.
• Упаковка становится основным полем битвы: составляет 80–90% сложности системы;определяет производительность, стоимость и надежность.
• ИИ — сильнейший катализатор: требует максимальной пропускной способности, низкой задержки и низкого энергопотребления, что обеспечивает поддержку 3D-упаковки, чиплетов и оптических соединений.

Резюме

Поскольку действие закона Мура замедляется, будущее чипов больше не определяется транзисторами.Это решено возможность упаковки и системной интеграции.