广告

下一代先进IC设计人才需要懂封装!

2020-10-21 Junko Yoshida 阅读:
“Raychowdhury是少数专注于此趋势的人之一,他告诉我们,封装是一个工艺工程师必须了解的。他以AMD的Zen处理器以及Intel的Lakefield处理器为例,表示Intel就是在Lakefield芯片使用了一种叫做Foveros的封装整合技术;而根据他的观察,“AMD使用了一种类似的整合技术,将7纳米CPU与10纳米I/O以封装级整合结合在一起,这有助于改善系统良率。他们这种技术的旗舰产品是Zen 2。”

在美国乔治亚理工学院(Georgia Tech)教授超大规模集成电路(VLSI)课程的数字暨混合讯号设计专家Arijit Raychowdhury表示,先进IC设计的新疆域在于封装。mdvednc

mdvednc

Arijit Raychowdhurymdvednc

下一代的IC设计是否能成功取得可行的进展,关键就在于整合;在历史上,VLSI社群一直仰赖半导体工艺节点之进展,来克服迈向更高整合度途径中一个又一个快速接近的障碍,但是时代已经改变。芯片产业意识到,依循摩尔定律(Moore’s Law)的工艺微缩速度已经趋缓,然而产业界似乎不愿意面对VLSI设计即将发生的剧变──从工艺到封装技术的明确转变。mdvednc

“Raychowdhury是少数专注于此趋势的人之一,他告诉我们,封装是一个工艺工程师必须了解的。他以AMD的Zen处理器以及Intel的Lakefield处理器为例,表示Intel就是在Lakefield芯片使用了一种叫做Foveros的封装整合技术;而根据他的观察,“AMD使用了一种类似的整合技术,将7纳米CPU与10纳米I/O以封装级整合结合在一起,这有助于改善系统良率。他们这种技术的旗舰产品是Zen 2。”mdvednc

其他厂商也使用类似的封装级整合方案;Raychowdhury表示:“Apple、Qualcomm都在追随这种技术,他们的技术成熟度不相同;”简而言之,CPU领导厂商所展望的未来,“都是关于封装的异质整合(heterogeneous integration)。”mdvednc

Raychowdhury表示,先进IC设计的重点已经从工艺技术转向封装技术,但问题在于“业界对于这种转移将如何进展的了解不够,至少在美国是如此。”他指出,台积电(TSMC)是一家在让业界了解“在裸晶上做vs.用封装做”方面,“表现得比较好”的公司。mdvednc

在接受《EE Times》与姊妹刊《EDN》的联合访问(编按:EE Times首席国际特派记者Junko Yoshida与EDN代理主编Richard Quinnell共同参与这场访问)时,Raychowdhury强调在工程世界中“connecting the dots”的重要性;将学校学到的理论与现实世界的设计连结,就是一个显著的案例。了解科技业务与华尔街估值之间的连结又是另一回事。mdvednc

尽管在年度国际固态电路会议(ISSCC)或VLSI研讨会(VLSI Symposia)发表的技术论文,能让工程师们得知最新尖端技术,在这些先进技术论文以及教授工程基础知识的书籍之间仍有一个很大的中间地带必须被诠释;而Raychowdhury指出,能在其中扮演桥梁角色的,就是像《EDN》这样的技术媒体,还有《EE Times》所刊出的技术与商业新闻分析。mdvednc

我们的对话涵盖在疫情蔓延中教授EE课程的挑战,还有晶体管微缩,以及要掌握下一代VLSI设计所需的新技术领域专长,也谈到了哪种理工科系学生最有机会在现实世界中取得成功。以下是我们以在线视频会议方式进行的访谈节录。mdvednc

学校与职场之间的知识差距

Yoshida:你现在都是在家里进行在线教学吗?课程是怎么进行的?mdvednc

Raychowdhury:是的,我们从3月中旬就改为在线课程,到现在已经六个星期了(EETT编按:这场在线采访是在美国时间今年4月下旬进行)。我们是先把教学内容录制成视频剪辑,在正式上课时间之前就上传到网络;然后在课堂时间就是登入视频会议软件,与学生之间的互动不再是上一整堂课,而是以问答为主,我会回答学生的问题。这种方式还可以…我不会说很糟,到目前为止还可以。mdvednc

我们有中国、越南、美国西岸…来自世界各地的学生,而有不少人根本无法顺利连结因特网,甚至是在美国本土的学生;特别是住在偏远区域的,因特网联机很不稳定。几周前我们乔治亚州这边有龙卷风发生,我们住在乔治亚南部的学生家里的房子不但受损了、而且停电…简直一团混乱。mdvednc

Quinnell:我们的出版集团ASPENCORE有一项任务,是要察知技术知识差距──也就是我们的读者认为他们在学校已经学到的,还有在职场上所必须具备的知识之间的差距。以你担任讲师的身份,是否有学生会回来诉苦说:”天啊,我希望我曾经在学校学到过这个…“mdvednc

Raychowdhury:这确实是学生总会提到的一个问题,会与讲师的个人教学方式有关。学生通常都会对于了解课堂上所学将如何应用于现实世界非常有兴趣,他们会想知道哪种市面上的产品应用了哪些基础技术?他们是不是有学过了?这是我们在学界常听到的问题。mdvednc

有些学校教师是从业界转任学界的,他们对于市场上的现况有更多了解…我认为学生们──特别是大学在学生──都偏爱选修对于产业界正在做的事情有更多影响力、对他们未来就业有帮助的课程。但是仍有一些非常基础性的课程,像是我们一定会教拉普拉斯转换(Laplace transform)、傅立叶变换(Fourier transform)这些东西。不过学生们有时会发现很难将那些课程与现实世界应用连在一起,他们总在寻找将理论与实践连结在一起的方法。mdvednc

Quinnell:在EDN最受欢迎的文章之一就是探讨“建立与保持时间”(Setup and Hold Time)的基础概念,这类文章一直以来都很受欢迎;所以我们可以在哪里获得更多这类知识?mdvednc

Raychowdhury:这是个非常好的问题。这些日子以来,在我教授的VLSI课程中,我会花20%左右的时间只讲建立与保持时间;我是一直到进入产业界任职,才知道这个题目有多复杂。如果你真的想充分了解什么是保持时间,你得真的动手设计一个正反器(flip flop)、看它如何运作并大量布署。所以我们需要一个首先了解理论,又懂得实作的人来写这样的文章…这正是教科书所缺少的,在大多数的文章中也很难看到。mdvednc

从2D、2.5D到3D整合

Quinnell:在学界,要出版一本书很费工夫,要针对某种技术开一门课程亦然。你现在有看到什么技术题材是你很希望有机会为它开一门课程的吗?mdvednc

Raychowdhury:人们说晶体管微缩已经快达到极限,但从技术上来看,也许微缩演进的速度不如我们想的那么快。以内存制造技术或是后段工艺晶体管技术为例,我认为还会有很多新的东西出现,产业界在这个特定领域行动速度非常快。但是探讨这方面的好书却不多,因为都是产业界所说的“黑魔法”。mdvednc

另一个我看到的技术趋势也没有相关书籍,就是整合,包括2D、2.5D与3D等所有技术;我们都想知道:这个趋势意味着什么?会带来什么不同的影响?这些技术在产业界进行讨论时都被乐观看待,人们讨论一层又一层的晶体管,其实都还没有发生,就算在技术上是可行的,在经济上恐怕还不可行。而包括像是Intel正在研发的“小芯片”(chiplet)等在短期内可以达成高整合度目标的手段,我不认为现在有适合的书籍探讨这类技术。mdvednc

半导体技术重心从工艺转向封装

Quinnell:你认为现在有什么是我们应该特别注意,或者是引起读者注意、让他们准备好能应用的新兴技术?像是量子运算等题目让人兴奋,但是可能还要至少十年才会实现,所以我们想问的是距离近一点的、人们最快在一两年之内就可能被要求从事相关工作的技术。mdvednc

Raychowdhury:我认为其中一个技术领域是,工艺工程师现在必须要了解封装。我会看到这样的趋势,是因为如果你看AMD是怎么开发他们的Zen处理器,还有Intel是如何制作Lakefield处理器,你就会发现都是关于封装的异质整合。这些公司里有众多后段工艺工程师,现在都在用他们的专业技能打造高密度封装,我可以看到这正在发生。mdvednc

我们(乔治亚理工学院)有许多研究项目是业界赞助的,因此我可以看到产业界正要求我们从设计以及工艺的角度来看这些技术。但业界对于这种技术发展重心从工艺转移到封装的趋势之了解有限,至少在美国是如此。对于确保人们可以理解从在裸晶上做到变成在封装上做,是一种平顺的转移,台积电大概是做得比较好的。而我认为这是人们会需要在非常、非常短的时间内准备好投入的技术领域。mdvednc

成为优秀工程师需要具备的知识

Yoshida:身为一位教授,你认为学生们若要开始进入业界工作,在个人专业技能之外,应该要具备那些基本知识?mdvednc

Raychowdhury:我觉得在这个产业表现优异的人,最终都会对各种知识有广泛的了解。所以我都告诉我的学生要选修跨领域的课程,不只是自己的研究领域。例如从事工艺技术的人会需要懂物理学还有化学;而设计组件的人会需要了解材料,如果不懂就会是个问题。我认为了解基础化学原理会有帮助,因为当我们要改变典范(paradigm),就会关注新的材料。mdvednc

类似的,我觉得很多产业界的电路设计工程师,特别是模拟设计工程师,缺乏或是忘记了基础数学知识,这些人一旦进入业界都得重新学习。有时他们具备一定的技能,却不见得了解包括数学、物理学与化学等通常会需要的通用理工知识。mdvednc

Yoshida:你也曾经在半导体业界任职,当时你会希望在进入职场之前曾经学习过什么?mdvednc

Raychowdhury:我拥有所有背景知识,但我缺少的技能是不知道该怎么把一个个点连起来。例如某个特定主题要怎么与另外一个连在一起?我认为这是学校里学不到的,因为你会是在不同的学期里学那些课程。在某个时间点,所有那些东西需要一次触发;所以我在进入职场的前六到八个月,基本上都是在花时间尝试了解如何将那些不同的元素连在一起。mdvednc

(美国)各大学院校现在都在尝试针对高年级甚至是研究所学生,开设更多实际动手实作的基础设计课程,我认为这有很大的帮助。有些人天生就具备写软件程序、或是拆解东西再将它们组装回去的能力,这些人会更适合当的工程师,因为当他们进入职场,链接知识的能力会更好。总之我认为,更多垂直整合的科目与课程非常重要。mdvednc

Yoshida:我的最后一个问题是,既然你在为下一个年度开发新课程,什么是你觉得一定要教授的科目?mdvednc

Raychowdhury:我是教电路课程,从电路学的观点,我认为很多学生已经走火入魔,他们只对于了解EDA工具的运作有兴趣,像是你怎么知道Synopsys提供的不同选项,或是Cadence正在生产的新后段工具…还有他们只想做项目并获得特定技能。所以实际上我在下一个学年打算教一些基础,我大部分教的都是研究生,他们在大学部并没有对讯号与噪声有充分的了解,这是个问题,而这些都是电路设计师必须要知道的。mdvednc

在VLSI领域,我们并没有很多良好的基础课程,主要是因为学生的需求,他们大部分都只想学能帮助他们取得技能的东西,却不了解这些技能在他们走出校园之后,不需要花太多时间就能学到;他们更需要的是基础性知识的了解,而美国的大学院校几乎都没有教授基础性的VLSI电路设计。mdvednc

责编:Judith Cheng   、Yvonne Gengmdvednc

(参考原文:Wanted: Process Engineers Versed in Packaging,by Duncan Stewart and Jeff Loucks )mdvednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Junko Yoshida
ASPENCORE全球联席总编辑,首席国际特派记者。曾任把口记者(beat reporter)和EE Times主编的Junko Yoshida现在把更多时间用来报道全球电子行业,尤其关注中国。 她的关注重点一直是新兴技术和商业模式,新一代消费电子产品往往诞生于此。 她现在正在增加对中国半导体制造商的报道,撰写关于晶圆厂和无晶圆厂制造商的规划。 此外,她还为EE Times的Designlines栏目提供汽车、物联网和无线/网络服务相关内容。 自1990年以来,她一直在为EE Times提供内容。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:超高耐压贴片SJ-MOS 维安面向全球市场,在800V及以上超高压产品进行了大量的技术投入,经过近多年的超高压SJ-MOSFET产品研发积累,已开发出国内非常领先的工艺技术,可以将小封装,高耐压导通电阻做到非常低水平。给客户提供高功率密度的800V及900V以上耐压产品。此举填补国内空白,打破了进口品牌垄断的局面。降低对国外产品依存度。维安1000V超结工艺产品技术利用电荷平衡原理实现高耐压的低导通电阻的特性。相比VD-MOSFET 结构工艺产品,SJ-MOSFET有更好的更小封装和成本优势。目前市场使用1000V耐压MOSFET,多以TO247, TO-3P甚至TO-268超大封装。维安1000V器件WMO05N100C2,使用TO-252/DPAK贴片封装,内阻低至3.5Ω,相比同规格VDMOSFET 6-7Ω 下降1倍。目前在工业控制,中低压配电等380VAC输入场景得到广泛应用。
  • Microchip模拟嵌入式SuperFlash技术助力存算一体创新 SuperFlash memBrain存储器解决方案使知存科技片上系统(SoC)能够满足最苛刻的神经处理成本、功耗和性能要求
  • 瑞萨电子推出64位RISC-V CPU内核RZ/Five通用MPU,开创R 产品作为瑞萨现有Arm CPU内核MPU阵容的新成员扩充RZ家族的产品组合
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:功放芯片8002A优势 8002A是一款AB类,单声道带关断模式,桥式音频功率放大器。
  • 拆解小米WatchS1智能手表,看看主板上的主要IC来自哪些 根据小米官方的描述,小米智能手表Watch S1型号中的S,取自“Super”的缩写,代表了强大。也代表着S1是面对高端市场的产品。那究竟是否如其名呢?
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:IPD滤波器IPD Filte IPD滤波器被认为是在sub-6G和毫米波频段上的最佳解决方案。它不仅克服了BAW、SAW无法很好支持5G宽带的劣势,而且与LTCC分离器件相比,IPD通常以裸芯片形式出现,有更好的一致性、更强的集成性、更小的尺寸,在成本上也有优势。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:工业级通用MCUAPM32 1. 基于32位ARM® Cortex®-M4内核 2. Flash:1024KB,SRAM:192KB,SDRAM:2MB 3. ESD等级达8KV 4. 3个12-bit高精度 ADC,外部通道数:24;2个12-bit DAC 5. 最多140个I/O,均可映射到外部中断向量
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:追萤3D AI芯片Ai310 埃瓦科技自主研发的追萤 3D AI芯片创新的采用了异构架构 SOC 设计和微内核架构设计,包含 NPU 神经网络加速核、3D 立体匹配加速核、ISP 核等功能性处理核心;其中 NPU 神经网络加速核基于可重构以及片上多级存储和缓存设计,使数据可高效送达加速核心,使该芯片拥有领先的高效智能处理能力、分析以及低功耗管理的能力;其设计架构的资源复用性使硬件计算单位可灵活分配,适应于不同场景的计算需求;在 3D 视觉算法加速方面创新的采用了自研立体匹配算法的 3D 加速微内核架构设计,可有效加速双目立体视觉、结构光等多种 3D 视觉算法。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:面向边缘视觉分析的 面向边缘视觉分析的数据流AI芯片CAISA是鲲云科技自主研发的专为人工智能图像提供高性能计算加速的AI芯片产品,是全球首个量产的数据流AI芯片。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:高性能大算力全场景 - AI性能跑分更强,超越Nvidia Orin - 应用当前先进的安全技术和研发流程 - 国内唯一可获得、支持快速量产的整车智能计算平台芯片
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:高端AIoT芯片RV1126 RK3568是瑞芯微的高端AIoT芯片。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:玉龙人工智能芯片Yu 玉龙(YULONG)是欧比特公司推出的新一代嵌入式人工智能系列处理器芯片,是目前市面上唯一的军用级人工智能芯片,并且实现了自主可控国产化生产。芯片聚焦于前端图像处理、前端信号处理和智能控制,芯片具有深度学习、神经网络算法的平台加速能力。Yulong810APro芯片为异构多核架构(CPU+AI加速器),采用FD-SOI生产工艺,具有高性能、高可靠、低功耗的特点,芯片面向航空航天、智能安防、机器人、AIoT、智能制造、智慧交通等应用场景。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了