24小时联系电话:18217114652、13661815404
中文
技术专题
PCB与多芯片模块，小芯片和硅互连结构
2019年，关于多芯片模块，小芯片和硅互连结构的讨论重新兴起。硅互连结构是一种将多芯片模块上的小芯片连接起来的方法，它将消除许多应用（尤其是主板）中的PCB和笨重的SoC。这其中的任何一项都会实现吗？显然，我们不知道未来，但是设计师应该意识到电子行业的变化。多芯片模块的历史可以追溯到1970年代IBM的Bubble存储器。一旦您突破流行语并分析了将多芯片模块纳入主流所涉及的挑战，就很容易了解PCB与集成电路之间的未来关系。
多芯片模块，小芯片和硅互连结构
如果您不熟悉这三个术语，那么这些技术是异构集成的相互关联的部分。在这种类型的集成中，具有单独优化结构的不同设备被集成到单个晶片中。
多芯片模块：将其视为一个完整的PCB，但由硅或另一种半导体制成，一切都内置在单个晶片中。
小芯片：这实际上是硅或其他材料上的集成电路块。该模块使用光刻工艺直接构建在多芯片模块上。
硅互连结构：将小芯片连接到多芯片模块的基础互连体系结构。可以将其视为PCB上走线的硅模拟物。注意，相同的互连架构可以适用于其他半导体材料。
多芯片模块中的异构集成挑战
多芯片模块是电子界的梦想技术。好处围绕消除塑料包装，以及减少或消除外部互连。借助这项技术，我们的目标是将整个系统构建在单个晶片上，从而消除多个SoC和传统的SiP结构。如果您要为智能手机构建SoC，则可以有效地将具有不同功能的多个IC集成到单个多芯片模块中。这是同类集成的本质。
这种方法的挑战在于异构集成并不是真正的异构。它仅在功能方面是异构的，而在材料和过程方面则不是。只要使用相同的材料和工艺开发具有不同功能的不同IC，就可以对其进行异构集成。您当然可以将诸如功率调节，RF收发器功能，内核，存储器和其他典型IC之类的功能集成到单个晶片上，但是在优化不同功能方面需要做出牺牲。
微波/毫米波应用的射频放大器正在采用砷化镓，氮化镓和碳化硅材料，而存储和处理功能仍主要限于硅。然而，GaN是一种获得发展的材料（例如，GaN微控制器的发布），并且可以提供将功率电路，GHz RF电路，存储器和处理功率异质集成到单个晶片中的机会。
鉴于将具有不同功能和材料的不同小芯片集成到单个多芯片模块中涉及的技术挑战，PCB仍将存在。当前可靠地集成具有不同功能的多个小芯片的问题令人望而却步，尽管将来可能会改变。这意味着需要不同材料的不同功能将需要分离为不同的多芯片模块。然后，需要像使用标准组装工艺的任何其他IC组一样，将这些独立的多芯片模块集成到PCB中。
在将每个功能集成到单个晶圆中之前，PCB设计人员将仍然有工作来设计高级电子系统。在该研究人员看来，在看到多芯片模块中设想的异构集成之前，我们将看到电子光子集成电路（EPIC）大量商业化。我们甚至可能看到将光子小芯片集成到多芯片模块中，并与硅互连结构的光子类似物相连。
即使我们确实看到具有显着异构集成的多芯片模块，也并不意味着我们将完全淘汰PC。对于EPIC，仍将需要PCB来提供组件之间的光学互连。对于光子多芯片模块，由于IV，III-V和II-VI组半导体之间的不兼容，集成可能仍然存在问题。每年为消费市场生产的电子产品的财富是高度多样化的，并不是所有这些产品都需要像多芯片模块一样先进的产品。