3D-IC 和小芯片的概念让整个行业兴奋不已。它可能标志着 IP 行业发展的下一个阶段,但到目前为止,技术困难和成本限制了只有少数几家公司使用它。即使在这些公司中,他们似乎也没有看到异构集成或重用带来的好处。
从摩尔定律的减缓到3D-IC的崛起随着摩尔定律逐渐减缓,半导体行业开始将目光转向3D-IC和小芯片技术。这两项技术被认为是未来芯片发展的关键,不仅可以提升性能,还能显著降低功耗。然而,技术上的复杂性和成本限制,使得目前只有少数几家公司能够成功实施它们。
十年前,Marvell技术副总裁兼定制解决方案首席技术官Mark Kuemerle就曾提出,3D-IC能够通过组合小芯片,降低接口功耗,节约开发和制造成本。然而,这项技术并未像预期那样在行业内普及,原因在于只有少数顶尖公司具备开发能力。这种局限性反映出技术普及的困难,但也进一步突显了其潜力。

3D-IC技术在大众市场的普及尚需时日,其在特定领域的应用前景广阔,尤其是在以下场景中:
移动设备:随着5G和未来6G技术的发展,移动设备对高性能、低功耗芯片的需求持续增长。3D-IC技术能够实现更紧凑的设计和更高的集成度,有望满足移动设备对小型化和性能的双重需求。例如,在6G通信中,天线阵列和功率放大器的集成可以通过3D-IC实现,从而提升信号处理能力。
AI与超级计算机:AI和超级计算机对计算能力和数据吞吐量的要求极高。3D-IC通过高带宽互连和异构集成,能够显著提升系统性能,成为这些领域的核心技术。
数据中心:数据中心对能效和性能的需求日益增加。3D-IC通过优化内存与处理器间的通信,能够降低功耗并提升效率,满足云计算和大数据处理的需要。
3D-IC技术的异构集成能力为其带来了独特的市场机遇。通过将不同工艺节点和技术类型的芯片集成于同一封装,3D-IC能够在性能和成本间实现平衡。例如,将高性能逻辑芯片与低成本存储芯片集成,既能满足性能需求,又能降低总体成本。
异构集成是3D-IC技术的核心优势之一。通过将不同功能的芯片(如CPU、GPU、内存等)集成于同一封装,3D-IC能够优化系统性能和能效。
随着工具和标准的完善,异构集成和IP重用的潜力将逐步释放,为3D-IC的广泛应用铺平道路。芯片行业面临摩尔定律放缓和成本上升的双重压力。先进制程节点的开发成本激增,而性能提升幅度减小。
3D-IC技术通过将芯片分解为多个小芯片,能够在不依赖单一先进制程的情况下提升系统性能,从而缓解这些挑战。例如,企业可以将高性能核心逻辑部分采用先进制程,而将I/O和模拟模块采用成熟制程,通过3D-IC集成实现性能与成本的平衡。这种策略不仅降低了开发成本,还提高了芯片的灵活性和可扩展性,为大众市场的渗透提供了可能性。
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