处理器和记忆的组合已经存在了多年,最终以高端处理器和高带宽记忆(HBM)达到最终,以解决一个快速增长的人工智能市场(AI)算法培训。现在,将模具功能的功能分区分为chiplets正在使人们对未来的设计产生更广泛,更有效的影响。chiplet方法允许产品性能提高以在仍然令人信服的成本点继续进行。总硅成本可以降低,这是由于较小的芯片的产量更好,并且有机会使用硅工艺节点的混合物来进一步优化硅的成本。用于异质和chiplet方法的集成电路(IC)包装更昂贵,但是包装成本的上升被硅的总支出减少和有利的上市优势所抵消。
摘要-2.5D和3D综合电路(IC)是传统2D SOC的自然演变。2.5D和3D集成是在插头或堆栈中组装预先制造的芯片的过程。此过程会损坏芯片或导致连接故障。因此,芯片后测试的重要性。IEEE STD 1838(TM)-2019(IEEE 1838)设计的设计(DFT)标准定义了用于访问chiplet上DFT功能的强制性和可选结构。兼容的chiplet形成了一个DFT网络,攻击者可以利用该网络来违反在串行路径上传递的消息的机密性或完整性。在这项工作中,我们将消息完整性验证系统与扫描加密机制相结合,以保护IEEE 1838符合DFT实施的扫描链。扫描加密可防止未经授权的参与者将有意义的数据写入扫描链中。消息完整性验证使可检测到的不信任来源的消息。结合使用,两个安全性基原始人都保护了扫描链免受堆栈中恶意芯片的影响,基于扫描的攻击和蛮力攻击。拟议的解决方案在典型的DFT实施的设计中导致的设计少于1%的面积开销,由超过500万门组成,测试时间开销少于1%。索引术语-3DIC,chiplet,可测试性设计(DFT),硬件安全性,信任根
1。简介:针对高性能计算(HPC)和数据中心市场的异质整合半导体设备的需求始终代表了设备和过程技术中普遍存在的最先进。这些细分市场的需求通常要求达到最高的处理率,最高的沟通速率(低潜伏期和高带宽,通常是同时同时同时使用这些)和最高的能力,并且对包装的极端要求,以满足互连需求和更高的功率散失。这是一种趋势,它很可能会随着HPC系统和数据中心的各种应用而持续,近年来已经出现了。术语chiplet已用于描述与包装中其他此类模具(或chiplets)集成的模具。替代术语dielet也被同义用作chiplet。在本章中,这些术语可互换使用。顺便说一句,值得注意的是,chiplet一词严格意味着不一定独立的功能性芯片的一部分。在使用该术语的方式中,chiplet可以是一个完全运行的模具,例如HBM堆栈或多核CPU。在当前用途时,chiplet一词用于指代术语的严格含义,指代零件或整个功能性芯片。本章合理化了对实现HPC和数据中心市场的系统集成系统集成的明确需求,并确定了潜在的解决方案以及在实现这些SIP时遇到的潜在解决方案以及短期,中期和长期挑战。尽管与过去一样,处理器 - 内存性能差距仍然是整个系统体系结构的关键驱动力,但推动HPC和数据中心市场中异质集成需求的新因素已经出现。这些包括技术局限性,新的和新兴的应用程序以及缩放需求,以克服功率耗散,功率输送和包装IO约束。这些需求及其含义将在下面检查。1.1过去的尺寸限制,技术节点(功能尺寸)一直是特定一代主流CMOS技术的代表,并且在引入后的18至24个月内,新技术超过了最新的技术。近年来,作为特征大小缩减的节点实际上涵盖了几个连续的技术一代,其特征是通过过程优化和电路重新设计在节点内实现的电路元素的缩小尺寸。因此,一个节点已经开始持续数年,但实际上使缩小电路元素的扩展能够继续通过这些创新(称为“超级标准” [BOHR 17]),以相对固定的特征大小。近年来已经成立的共识是使用技术缩放度量指标,该指标代表某些基本电路元素(例如Nand Gates或Scan Flip-Flops [BOHR 17]或其他特定于供应商[LU 17])的技术规模。使用
1。简介:针对高性能计算(HPC)和数据中心市场的异质整合半导体设备的需求始终代表了设备和过程技术中普遍存在的最先进。这些细分市场的需求通常要求达到最高的处理率,最高的沟通速率(低潜伏期和高带宽,通常是同时同时同时使用这些)和最高的能力,并且对包装的极端要求,以满足互连需求和更高的功率散失。这是一种趋势,它很可能会随着HPC系统和数据中心的各种应用而持续,近年来已经出现了。本章合理化了对实现HPC和数据中心市场的系统集成系统集成的明确需求,并确定了潜在的解决方案以及在实现这些SIP时遇到的潜在解决方案以及短期,中期和长期挑战。异质系统集成使用多个模具及其互连实现了SIP。术语chiplet已用于描述与包装中其他此类模具(或chiplets)集成的模具。替代术语dielet也被同义用作chiplet。在本章中,这些术语可互换使用。顺便说一句,值得注意的是,chiplet一词严格意味着不一定独立的功能性芯片的一部分。在使用该术语的方式中,chiplet可以是一个完全运行的模具,例如HBM堆栈或多核CPU。在当前用途时,chiplet一词用于指代术语的严格含义,指代零件或整个功能性芯片。尽管与过去一样,处理器内存性能差距仍然是整个系统体系结构的关键驱动力,但推动HPC和数据中心市场中异质集成需求的新因素已经出现。这些包括技术局限性,新的和新兴的应用程序以及缩放需求,以克服功率耗散,功率输送和包装IO约束。这些需求及其含义将在下面检查。1.1过去的尺寸限制,技术节点(功能尺寸)一直是特定一代主流CMOS技术的代表,并且在引入后的18至24个月内,新技术超过了最新的技术。近年来,随着特征大小的缩减,一个节点实际上涵盖了几个连续的技术一代,这些技术是通过过程优化和电路重新设计在节点内实现的电路元素的缩小尺寸的特征。因此,一个节点已经开始持续数年,但实际上使缩小电路元素的扩展能够继续通过这些创新(称为“超级标准” [BOHR 17]),以相对固定的特征大小。近年来已经成立的共识是使用技术缩放度量指标,该指标代表某些基本电路元素(例如Nand Gates或Scan Flip-Flops [BOHR 17]或其他特定于供应商[LU 17])的技术规模。在使用高度尺度的情况下,必须将经典生成边界重新定义为最多的
[1] Y. Tokusashi,H。T. Dang,F。Pedone,R.Soulé和N.[2] Z. Xu,T。Zhou,M。Ma,C。Deng,Q。Dai和L. Fang,“大规模光子chiplet Taichi Taichi 160 Tops/w人工通用情报”,《科学》,第1卷。384,否。6692,pp。202–209,2024。
• 下一代计算和通信技术的电路(人工智能芯片、处理器、内存、互连、RF/mmWave/THz 等) • 芯片封装和异构集成 • 半导体设备和 EDA 工具开发 • 新颖的半导体工艺、设计方法、流程和方法,从而促进先进能力的发展和跨区域合作
摘要 - 使用多芯片封装的异构集成已成为满足下一代计算架构高带宽需求的关键技术推动因素。封装技术的最新进展,例如英特尔的嵌入式多芯片互连桥接 (EMIB) 封装技术,使得能够使用多技术芯片集成在单个封装中构建复杂的计算架构。这些进步为设计人员提供了灵活性,使他们能够使用具有独特功能和所选工艺技术的优化和定制芯片以及标准化的低功耗、高带宽 IO 链路在单个封装中构建系统。英特尔的高级接口总线 (AIB) 是一种芯片到芯片的 PHY 级标准,它通过芯片知识产权 (IP) 块库实现了模块化系统设计方法。将英特尔的 FPGA 与 AIB 接口和 EMIB 封装技术相结合,为开发用于国防应用的新型产品提供了独特的机会,这些产品以小尺寸满足系统要求,具有更大的灵活性、可扩展性、易用性和更快的上市时间。
– FDSOI 轨道 à 10nm – 研究 PDK 投射逻辑节点 2nm(2024 年)到 7Å 节点(~2030 年):实现现有 IP 前瞻性基准测试 / 了解未来变化(如 Forksheets、背面电源分布、CFET 和 2D 材料通道)对产品路线图的影响 – 3D 异构集成 Chiplet 实现 – 加速早期试验线量子、神经形态探索、模拟和混合信号 / 电源 / 硅光子学 – 安全芯片 – 可持续性
2.1 (a) 垂直 MEMS 耦合器的 (a) 关闭状态和 (b) 开启状态示意图 - 图片取自 [14] (c) MEMS 开关单元的 SEM - 图片取自 [22] . . 7 2.2 MEMS 开关元件的代表性传递函数。 . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 (a) 128x128 SiPh MEMS 纵横开关 (b) 4x4 CMOS 高压驱动芯片倒装芯片接合到 SiPh MEMS 芯片的 GDS 屏幕截图。 . . . . . . . . . . . . 9 2.4 (a) SuperSwitch 1 高压驱动芯片的显微照片 (b) 驱动芯片的卡通布局图。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.5 假设采用单个 CMOS 芯片,则激活 128 行中的 1 行的简单原理图。 . 11 2.6 假设采用 4x4 CMOS 芯片阵列,则控制 128x128 开关的原理图。 12 2.7 (a) N c = 1 时第 0 列和第 1 列的逻辑 (b) N c = 2 时第 0 列和第 1 列的逻辑。 13 2.8 (a) 带有用于调试的环回多路复用器的 SuperSwitch1 控制芯片扫描架构的最终原理图。 (b) SuperSwitch1 控制器芯片的最终参数。 . . . . . 14 2.9 (a) SuperSwitch1 高压驱动电路原理图。 (b) 所有电源及其标称值的列表。 . . . . . . ... 19 2.13 (a) HVDD = 70 V、HVSS = 65 V 时所有角的 VSS 电阻 shmoo 图。 (b) 相同图,但 HVDD = 70 V、HVSS = 66 V。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.16 (a) 凸块 CMOS 焊盘的显微照片。(b) Au UBM 和 Au 微凸块的横截面。(c) 使用不同厚度的 UBM 在 SiPh 芯片上补偿 CMOS 焊盘高度差异的键合工艺说明。. . . . . . . . . 22