高性能封装推动IC设计理念创新

在过去的半个多世纪以来,摩尔定律以晶体管微缩技术推动了集成电路性能的不断提升,但随着晶体管微缩遇到技术和成本挑战,以先进封装为代表的行业创新,在支持系统扩展需求、降低系统成本等方面发挥越来越大的作用。以2.5D/3D chiplet封装、高密度SiP为代表的高性能异质异构集成正成为集成电路未来创新的发展方向之一。

长电科技认为,以往封装技术更多考虑的是电连接、热及力学性能、工艺成本等,但高性能的封装技术将从系统层面优化产品性能、功耗、尺寸、成本、可靠性、开发周期、上市时间。

与此同时,高性能封装也推动了芯片设计方法学的推陈出新,催生了从设计技术协同优化(design technology co-optimization DTCO)到系统技术协同优化(system technology co-optimization, STCO)的理念与实践创新。

协同设计是必由之路

高性能封装的一个特征在于芯片、封装功能融合。高性能封装的出现,使芯片成品制造环节已经与芯片设计和晶圆制造环节密不可分,融为一体。协同设计是高性能封装的必由之路。

随着集成电路系统复杂性的增加,尤其是高级封装中的多尺度交互(芯片-封装-系统),传统的基于设计规则的单向DFM已不能满足需求。设计技术协同优化(DTCO)通过工艺和设计协同实现半导体集成电路性能的增长,持续推进摩尔定律演进。

设计与制程技术的整合式优化和架构创新,推动设计和制造一体化,对于实现更优的PPA(功率、性能、面积)、可靠性、制造良率和总成本发挥积极作用。

而随着小芯片(Chiplet)及高性能封装技术的发展,业内又提出了一个更为先进的设计开发路径——系统技术协同优化(STCO)。

STCO:超越摩尔定律

系统技术协同优化(STCO)是继设计技术协同优化(DTCO)后通过小芯片(Chiplet)的高性能集成封装实现最优集成电路产品的方法变革。

长电科技认为,系统技术协同优化(STCO)通过系统层面进行功能分割及再集成,以先进高性能封装为载体,通过芯片、封装、系统协同优化实现系统整体性能的提升。这一模式促进芯片开发的核心从器件集成走向微系统集成,推动产业超越摩尔定律。

STCO设计方法更关注系统性能最优解,在设计过程中开始得更早,并专注于分解系统,原来单芯片上的各个功能可以被分解到芯粒上,而每个芯粒都可以采用最合适的技术(逻辑节点,工艺,材料等)进行制造,以便以更低的成本构建微系统的各个组成部分,并以更高性能的方式集成在一起实现整体性能的突破。

同时,系统技术协同优化也更重视应用为驱动的发展模式。封测作为集成电路产业链中距离应用端最近的环节,推动系统技术协同优化以产品性能需求为中心,从系统架构到芯粒设计制造,再到高性能封装把所有环节协同优化,最大程度地提供合适的应用产品。

秉持创新的设计理念和高性能封装技术积淀,长电科技正以更加积极的与业界合作推动芯片-封装-系统协同设计的发展,打造更具市场竞争力的集成电路产品与服务,推动产业不断向前发展。