臺大系統晶片中心舉辦Chiplet技術論壇 產業聚焦設計流程再優化

撰文:姚嘉洋(SoC特約記者)

隨著AI與HPC需求水漲船高,接連帶動全球對先進封裝的需求,有鑑於此,國立臺灣大學的系統晶片中心舉辦前瞻技術論壇以Chiplet(小晶片)技術趨勢為主題,特別邀請國內外半導體產業界代表包括台積電、英特爾與聯發科,法人單位則有工研院電光所為代表,分別就各自所扮演的角色探討Chiplet與先進封裝技術的未來走向。

臺大系統晶片中心陳良基主任於開場致詞時談到,舉辦此次論壇的最大目的,就是希望台灣能夠提供完整的產業生態系統價值,這個價值的核心就是能為半導體的整合帶來更多不同的作法,所以此次的論壇邀集了許多專家進行分享,希望能為業界帶來更多的刺激與交流,讓台灣在半導體產業鏈中,持續掌握該有的核心價值。

台積以EEP為核心 COUPE將扮先進封裝未來要角

 台積電卓越院士兼研發副總余振華博士談到,以現階段而言,摩爾定律所帶來的製程微縮效果,在效能表現上已不如過去前幾代製程來得有效益,但與此同時,生成式AI的興起,造成算力需求大幅提升,連帶的也需要精進晶片本身的能源效率。余振華在演講中,不斷以EEP(Energy Efficiency & Performance)扣合運算(Computation)、傳輸(Communication)與記憶體三大面向,再以系統整合為概念收斂,進一步解釋台積電在先進封裝的布局與想法,除了晶片本身要持續不斷微縮外,台積電也將光學(Photonics)納入系統整合的藍圖,意即在半導體產業未來的發展中,光學技術會是台積電極為重要的一環。他也特別提到COUPE(Compact Universal Photonic Engine;緊湊型通用光子引擎)相較於TSV(矽穿孔)或是Wire-Bonding(打線接合)封裝,在相同的資料傳輸量下,COUPE的每位元功耗(Energy per bit)都有相當出色表現,差距可達到40%。

工研院電光所副所長駱韋仲博士同樣也是以系統概念出發,呼應余振華所提,分享System on Wafer的發展狀況,他提及新創公司Cerebras所推出的WSE-3晶片,相較於2019年所推出的CS-1,雖然晶片尺寸沒有變化,但CPU核心數量以及搭載的SRAM都有明顯增加,且同樣都是採用台積電的製程,且的確是被美國國家實驗室所採用,他認為,只要技術夠優良,即便是以台積電的先進製程來量產System on Wafer的產品,在性能乃至於各方面表現,並不用過度憂慮。駱韋仲也指出,以AI晶片設計來說,必須滿足兩個條件,第一是晶片本身必須要有辦法能做出決定或是判斷,其次就是SoC搭配SiP(系統級封裝),所以也就衍生出Chiplet的設計概念,事實上,他也認為,單以先進封裝的組合其實是千變萬化,中間就是透過Silicon interposer加以連結,而這也會是未來SoC必然的發展走向。

先進封裝方興未艾 然設計流程如何優化將是首要關鍵

 英特爾彭中靖總監則是進一步說明,由於IDM 2.0戰略的關係,英特爾近年來已擴展與台灣供應鏈的合作,以擴大英特爾的業務成長。彭中靖談到,若以更高的層級來看待3DIC各個環節的發展,他認為設計流程佔有重要地位,其背後原因在於,過往業界採用EDA工具進行晶片設計是以2D平面的方式來進行,由於這樣的設計流程已使用相當長一段時間,所以並不會帶來太多問題,但進入到3D立體的環境,由於各大廠採取的設計與封裝的方式各有差異,裸晶的堆疊方式也會有所不同,對於整個業界都帶來了不小的困擾。

也因此,彭中靖特別提及台積電所推出的3D Blox,透過使用統一的檔案標準解決 3D晶片設計的困擾,英特爾現在也成為參與台積電3D Blox標準的成員之一。但彭中靖也提及,儘管該標準已經大幅度解決業界面臨的困境,但EDA業者能否挹注相應的資源,在自有工具的開發上跟上台積電步調,未來讓設計工具自動幫客戶發現與排除設計上的問題,將是先進封裝能否持續推進的重要關鍵。

聯發科技吳文洲副處長同樣也從先進封裝的設計實務上提及,每家晶片公司在進行設計時,都會有自己的Know-how,但這些經驗與知識經常不向外界分享,業者如何精進成為一個重要挑戰,聯發科的作法是利用過去的設計資料,透過機器學習的方式解決既有的問題。

他以先進封裝使用的記憶體IP為例,單以訊號傳遞的路徑可能會有數種選擇,傳統的作法可能會先完成實體設計,再以電腦模擬決定何種路徑為最佳解答,但現在聯發科可以利用過去累積的資料,訓練出一個特定的AI模型,找出不同路徑所呈現的結果,可節省設計時間也能達到預期的效果。

由此可見,先進封裝與Chiplet等技術方興未艾,居於領先地位的領導廠商在產能擴充與設計流程仍投入不少心力,設計流程上的諸多環節仍有待業界共同努力。透過建立共同的標準與導入AI功能,未來對於先進封裝的發展將帶來更多的突破。