在2009年的ISSCC上，英特爾展示了許多與其Nehalem處理器相關(guān)的論文。英特爾在片上系統(tǒng)(SoC)開發(fā)上投入了大量精力。Core i7 Nehalem設(shè)計將內(nèi)存控制器和DDR3 I/O與CPU核心一起放到一個公共襯底上。當時，英特爾表示，他們將目光投向傳統(tǒng)的個人電腦市場以外，要進入更熱門的移動市場。可以看出，“英特爾不再是一個放之四海而皆準的公司。”

由此，SoC和系統(tǒng)級封裝(SiP)倡導(dǎo)者之間的一場大戰(zhàn)打響了。英特爾一直專注于封裝集成，而德州儀器則在大力發(fā)展SoC。其他公司在這一領(lǐng)域的地位要高于這兩家老牌公司。戈登?摩爾(Gordon Moore)的公司以及他的定律誕生地當時就已經(jīng)在考慮比摩爾(MTM)更多的東西了。

英特爾的嵌入式多模互連橋(EMIB)的Chiplets與2.5D硅插入器的比較

一段時間以來，將集成電路設(shè)計分解成更小的硅片和芯片的想法一直受到關(guān)注。就英特爾而言，他們并沒有放棄SoC的理念，而是繼續(xù)消除“一刀切”的標簽。從EMIB到他們在最先進的異構(gòu)集成原型(SHIP)計劃中的核心角色，英特爾似乎不會被拋在后面。采用更專業(yè)的芯片設(shè)計的多樣化設(shè)計，與英特爾一樣適合于任何其他公司，無論是像AMD這樣的直接競爭對手的EPYC，還是有著完全不同市場需求的供應(yīng)商。

在2009年ISSCC的報道中，人們預(yù)測基于對SoC的重新關(guān)注，英特爾將準備好進入移動領(lǐng)域。但其實并不然。快進一步，像英特爾這樣的公司對大數(shù)據(jù)時代和人工智能加速器更感興趣。2015年，英特爾收購了一家FPGA公司(Altera)，這有助于維護英特爾在數(shù)據(jù)中心的領(lǐng)土，因為云計算推動了技術(shù)和市場的快速發(fā)展。

新名詞的出現(xiàn)

在這一過程中出現(xiàn)了新的名詞，比如異構(gòu)集成。

總的來說，異質(zhì)集成是一個用來推銷MTM的術(shù)語，它是一種保持創(chuàng)新和工業(yè)經(jīng)濟朝著正確方向發(fā)展的方法。最初的術(shù)語是異構(gòu)集成技術(shù)(HIT)。ASE組將其截斷為HI。

IEEE甚至用它的異構(gòu)集成路線圖(HIR)創(chuàng)造了一個新的代名詞。

接下來是多芯片模塊(MCM)。由于多個模組組裝在一個共同的封裝襯底上，這些可能比混合的異質(zhì)性更少。但一些功能，甚至多種材料系統(tǒng)集成電路，例如硅和砷化鎵，被收集到這些平臺。

在我看來，MCM意味著在一個共同的基板上出現(xiàn)多個單獨的集成電路芯片。這是產(chǎn)生新術(shù)語的里程碑。

在MCM技術(shù)被引入幾十年后的今天，MCM仍然很重要。隨著更新技術(shù)的出現(xiàn)，如通過硅過孔(TSV)和與硅內(nèi)插件的2.5D集成，一個超越摩爾的戰(zhàn)略將行業(yè)推向3D IC。在這一領(lǐng)域最有影響力的產(chǎn)品是所謂的高帶寬內(nèi)存(HBM)。由美光和三星聯(lián)合開發(fā)的混合內(nèi)存立方體(HBC)產(chǎn)品使用了最新的TSV方法，將多個DRAM芯片堆疊在他們的控制器上。

ASE組對HI的解釋是：將一組不同的die收集到單個系統(tǒng)內(nèi)封裝SiP中。這是Chiplets概念的一個明顯表現(xiàn)。

Chiplets如何登上舞臺

Chiplets 的概念最早源于1970 年代誕生的多芯片模組，標準解釋：即是由多個同質(zhì)、異構(gòu)等較小的芯片組成大芯片，也就是從原來設(shè)計在同一個SoC 中的芯片，被分拆成許多不同的小芯片分開制造再加以封裝或組裝。

由于先進制程成本急速上升，不同于SoC 設(shè)計方式，將大尺寸的多核心的設(shè)計，分散到較小的小芯片，更能滿足現(xiàn)今的高效能運算處理器需求；而彈性的設(shè)計方式不僅提升靈活性，也能有更好的良率及節(jié)省成本優(yōu)勢，并減少芯片設(shè)計時程，加速芯片Time to market 時間。

使用Chiplets 有三大好處。因為先進制程成本非常高昂，特別是模擬電路、I/O 等愈來愈難以隨著制程技術(shù)縮小，而Chiplets 是將電路分割成獨立的小芯片，并各自強化功能、制程技術(shù)及尺寸，最后整合在一起，以克服制程難以微縮的挑戰(zhàn)。此外，基于Chiplets 還可以使用現(xiàn)有的成熟芯片降低開發(fā)和驗證成本。

目前已有許多半導(dǎo)體業(yè)者采用Chiplets 方式推出高效能產(chǎn)品。像英特爾的Intel Stratix 10 GX 10M FPGA 便是采用Chiplets 設(shè)計，以達到更高的元件密度和容量。該產(chǎn)品是以現(xiàn)有的Intel Stratix 10 FPGA 架構(gòu)及英特爾先進的EMIB技術(shù)為基礎(chǔ)，運用了EMIB 技術(shù)融合兩個高密度Intel Stratix 10 GX FPGA 核心邏輯芯片以及相應(yīng)的I /O 單元。至于AMD 第二代EPYC 系列處理器也是如此。有別于第一代將Memory 與I/O 結(jié)合成14 納米CPU 的Chiplet 方式，第二代是把I/O 與Memory 獨立成一個芯片，并將7 納米CPU 切成8 個Chiplets 進行組合。

Chiplets真正的增長始于2019年。

谷歌趨勢是有用的，對專利數(shù)據(jù)庫的搜索顯示，早在1969年就使用了Chiplets這個詞。

雖然，Chiplets的早期用法并不是我們所理解的“異構(gòu)集成”的意思。早期的Chiplets與液晶顯示器的驅(qū)動芯片有關(guān)。如果你仔細觀察過任何比手機大的顯示屏，你就會明白這一點。無論是附著在面板玻璃上的柔性基板上還是直接附著在面板上，都有許多又高又瘦的液晶柱驅(qū)動芯片附著在每個大型液晶面板上。

從趨勢術(shù)語的角度來看，在合理數(shù)量的專利申請將會讓這個術(shù)語更加普及。從這個意義上說，Chiplets在2010年加快了步伐。值得注意的是，一些涉及顯示技術(shù)的實體和發(fā)明者仍然代表著與芯片相關(guān)活動一部分。然而，對于SIP異構(gòu)集成來說，IBM、GlobalFoundries和Intel是最活躍的公司。

根據(jù)市場研究公司Omdia預(yù)測，在制造流程中采用Chiplets的處理器芯片全球市場預(yù)計將從2018年的6.45億美元擴大至2024年的58億美元。不到10年時間，增長9倍之多，可見，Chiplets技術(shù)被寄予厚望，其市場潛力發(fā)展前景誘人。

臺積電更是認為，Chiplets將是未來10到20年最重要的發(fā)展成果。由于它將功能分解成一塊一塊進行設(shè)計和制造，這使得每一個Chiplets可以被設(shè)計得盡可能小，從而增加其良率，并最小化成本。目前，越來越多的半導(dǎo)體器件都開始采用Chiplets技術(shù)，如微處理器（MPU）、圖形處理器（GPU）以及可編程邏輯器件（PLD）等，尤其是MPU，它需要一直采用最尖端的技術(shù)從而保持其競爭力。

總之，過去的芯片效能都仰賴半導(dǎo)體制程的改進而提升，但隨著元件尺寸越來越接近物理極限，芯片微縮難度越來越高，要保持小體積、高效能的芯片設(shè)計，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不僅持續(xù)發(fā)展先進制程，同時也朝芯片架構(gòu)著手改進，讓芯片從原先的單層，轉(zhuǎn)向多層堆疊。也因如此，先進封裝也成為改善摩爾定律的關(guān)鍵推手之一，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中引領(lǐng)風(fēng)騷。

不管你喜不喜歡，" Chiplets "已經(jīng)在興起。