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PCB 與多芯片模塊、小芯片和硅互連結構
PCB 與多芯片模塊、小芯片和硅互連結構
硅互連結構是一種在多芯片模塊上連接小芯片的方法，它將為許多應用（尤其是主板）消除 PCB 和笨重的 SoC。這一切都會發生嗎？顯然，我們無法知道未來，但設計人員應該意識到電子行業的變化。
盡管這至少是幾十年來第三次發生這種情況，但多芯片模塊的歷史可以追溯到 1970 年代的 IBM 泡泡存儲器。一旦您切入流行語并分析將多芯片模塊引入主流所涉及的挑戰，就更容易了解 PCB 和集成電路之間的未來關系。
多芯片模塊、小芯片和硅互連結構
如果您不熟悉這三個術語，那么這些技術是異構集成中相互關聯的部分。在這種類型的集成中，具有單獨優化結構的不同設備被集成到單個晶片中。
多芯片模塊：將其視為整個 PCB，但由硅或其他半導體制成，所有部件均內置于單個晶片中。
小芯片：這實際上是硅或其他材料上的集成電路塊。該模塊使用光刻工藝直接構建到多芯片模塊上。
硅互連結構：將小芯片連接到多芯片模塊的底層互連架構。將此視為 PCB 上走線的硅模擬。請注意，相同的互連架構可以適用于其他半導體材料。
多芯片模塊中的異構集成挑戰
多芯片模塊是電子界的一項夢想技術。好處集中在消除塑料封裝以及減少或消除外部互連上。借助這項技術，我們的愿景是消除多個 SoC 和傳統的 SiP 結構，并將整個系統構建在單個晶圓上。如果您正在為智能手機構建 SoC，這將有效地將具有不同功能的多個 IC 集成到單個多芯片模塊中。這就是同構整合的本質。
具有大型散熱器和陶瓷基板的高級多芯片模塊
這種方法的挑戰在于異構集成并不是真正的異構。它僅在功能方面是異質的，而在材料和工藝方面則不是。不同功能的不同IC，只要采用相同的材料和工藝開發，就可以異構集成。雖然您當然可以將功率調節、RF 收發器功能、內核、存儲器和其他典型 IC 等功能集成到單個晶圓上，但需要在優化不同功能方面做出犧牲。
用于微波/毫米波應用的射頻放大器正在采用 GaAs、GaN 和 SiC 材料的路線，而存儲器和處理功能仍主要局限于 Si。然而，GaN 是一種正在取得進展的材料（例如，GaN 微控制器的發布）并且可以為將電源電路、GHz RF 電路、存儲器和處理能力異構集成到單個晶片中提供機會。
判決
鑒于在單個多芯片模塊上集成具有不同功能和材料的不同小芯片所涉及的技術挑戰，PCB 將繼續存在?？煽康丶删哂胁煌δ艿亩鄠€小芯片的問題目前令人望而卻步，盡管這可能會在未來發生變化。這意味著需要不同材料的不同功能需要分離到不同的多芯片模塊中。然后，這些獨立的多芯片模塊需要像使用標準組裝工藝的任何其他 IC 組一樣集成到 PCB 中。
在每個功能都可以集成到單個晶圓中之前，PCB 設計人員仍將從事設計先進電子系統的工作。在這位研究人員看來，在我們看到多芯片模塊中設想的異構集成之前，我們將看到電子光子集成電路(EPIC) 變得高度商業化。我們甚至可能會看到光子小芯片集成到多芯片模塊中，并與硅互連結構的光子模擬連接。事實上，像有些公司已經研究這項技術有一段時間了，集成電路行業正在召開會議，討論為硅光子元件商業化制定標準和擴展策略。
集成超越了多芯片模塊。
即使我們確實看到了具有顯著異構集成的多芯片模塊，但這并不意味著我們將完全淘汰 PC。對于 EPIC，仍需要 PCB 來提供組件之間的光學互連。對于光子多芯片模塊，由于 IV 族、III-V 族和 II-VI 族半導體之間的不兼容性，可能仍然存在集成問題。每年為消費市場生產的大量電子產品是高度多樣化的，并非所有這些產品都需要像多芯片模塊那樣先進的東西。