0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線(xiàn)課程
  • 觀(guān)看技術(shù)視頻
  • 寫(xiě)文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

Chiplet封裝用有機(jī)基板的信號(hào)完整性設(shè)計(jì)

封裝與高速技術(shù)前沿 ? 來(lái)源:電子與封裝 ? 2024-03-15 14:48 ? 次閱讀

引 言

摩爾定律在設(shè)計(jì)、制造、封裝3個(gè)維度上推動(dòng)著集成電路行業(yè)發(fā)展。隨著硅工藝節(jié)點(diǎn)的逐代更新,每平方毫米的晶體管數(shù)量從1.8萬(wàn)個(gè)增加到5000萬(wàn)個(gè),芯片功能也從單純的數(shù)字邏輯擴(kuò)展到集數(shù)模轉(zhuǎn)換、FPGA、存儲(chǔ)器件、高速接口于一體,這一進(jìn)程推動(dòng)了片上系統(tǒng)(SoC)的產(chǎn)生,從而將電子信息系統(tǒng)的發(fā)展推向了新的高度[1]。

隨著SoC的發(fā)展,其高復(fù)雜度、長(zhǎng)周期、低良率的特點(diǎn)導(dǎo)致制程微縮的研發(fā)投入和加工成本急劇攀升。為了解決這些問(wèn)題,將不同功能的模塊從大規(guī)模單芯片上解耦成為新的發(fā)展方向。通過(guò)將多個(gè)單功能或多功能的IP核芯片化,再通過(guò)中后道技術(shù)對(duì)其進(jìn)行復(fù)用和集成,以形成1個(gè)完整的系統(tǒng),即芯粒(Chiplet)架構(gòu)技術(shù)[2-4]。相較于傳統(tǒng)的SoC技術(shù),Chiplet架構(gòu)技術(shù)的各計(jì)算單元和接口可以選擇不同的工藝制程,以滿(mǎn)足不同器件的異構(gòu)集成需求。由于單顆Chiplet的面積小,其制造過(guò)程中的良率得以提升,從而可以降低制造成本。同一款Chiplet可以在不同產(chǎn)品中重復(fù)應(yīng)用,不同款Chiplet可以根據(jù)市場(chǎng)需求靈活組合,以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。2022年初,Intel發(fā)布了UCIe標(biāo)準(zhǔn)[5-7],該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Chiplet協(xié)議層、芯片間適配、物理層、接口等內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)范性描述,并更新了時(shí)鐘結(jié)構(gòu)、功率噪聲、電源效率等內(nèi)容。2022年12月,由國(guó)內(nèi)集成電路領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)和專(zhuān)家制定的《小芯片接口總線(xiàn)技術(shù)要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。2023年初,中國(guó)Chiplet產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟牽頭發(fā)布《芯粒互連接口標(biāo)準(zhǔn)》。在中美貿(mào)易摩擦升級(jí)、技術(shù)制裁加劇的背景下,國(guó)內(nèi)正不斷研究UCIe的兼容和替代方案,以不斷提升自身的技術(shù)實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力。

本文圍繞UCIe中關(guān)于電氣物理層的相關(guān)內(nèi)容,對(duì)不同封裝類(lèi)型和互連通道的電氣指標(biāo)進(jìn)行解讀,并結(jié)合有機(jī)基板工藝,從設(shè)計(jì)和仿真的角度探討了應(yīng)對(duì)Chiplet互連的標(biāo)準(zhǔn)封裝方案的技術(shù)可行性,有助于推動(dòng)國(guó)內(nèi)芯粒互連集成技術(shù)的發(fā)展。

01

Chiplet封裝方案及模型

1.1典型Chiplet封裝方案

按照封裝結(jié)構(gòu),系統(tǒng)集成技術(shù)可分為2D、2.5D和3D封裝;按照封裝材料,基板可分為硅基板和有機(jī)基板;在UCIe中,Chiplet封裝方案分為先進(jìn)封裝方案和標(biāo)準(zhǔn)封裝方案。

在UCIe中,采用先進(jìn)封裝方案的模塊被稱(chēng)為先進(jìn)封裝模塊,1個(gè)先進(jìn)封裝模塊應(yīng)當(dāng)包含1對(duì)時(shí)鐘,64個(gè)單端數(shù)據(jù)通道(用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的有效通道)以及1個(gè)跟蹤通道。典型的先進(jìn)封裝技術(shù)包括Intel的嵌入式多芯片互連橋接(EMIB)技術(shù)、臺(tái)積電的CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)技術(shù)[9]以及日月光的FOCoS-B(Fan-Out Chip on Substrate Bridge)技術(shù),不同先進(jìn)封裝方案的結(jié)構(gòu)如圖1所示。以上3種先進(jìn)封裝技術(shù)的共同特點(diǎn)是采用2.5D異構(gòu)集成方式,將硅基板埋嵌在有機(jī)基板中以實(shí)現(xiàn)混合使用,利用硅基板實(shí)現(xiàn)高密度、短互連,利用有機(jī)基板完成剩余互連。先進(jìn)封裝方案適用于具備多引腳和高帶寬需求的產(chǎn)品,如高帶寬存儲(chǔ)(HBM)接口,其由1 024個(gè)I/O引腳組成,并需要滿(mǎn)足100 GB/s以上的帶寬要求,其缺點(diǎn)是加工成本很高,難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離互連,在靈活性方面存在不足。

4aa8e7e6-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(a) 嵌入橋接芯片基板(EMIB)

4ac21e3c-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(b)硅轉(zhuǎn)接板2.5D集成(CoWoS)

4adac630-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(c) 有機(jī)轉(zhuǎn)接板2.5D集成(FOCoS----﹣--B)

圖1不同先進(jìn)封裝技術(shù)結(jié)構(gòu)

在UCIe中,標(biāo)準(zhǔn)封裝方案依托于2D結(jié)構(gòu),通過(guò)有機(jī)基板實(shí)現(xiàn)互連,采用標(biāo)準(zhǔn)封裝方案的結(jié)構(gòu)如圖2所示。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝模塊由1對(duì)時(shí)鐘、16個(gè)單端數(shù)據(jù)通道以及1個(gè)跟蹤通道組成。典型的集成Chiplet的標(biāo)準(zhǔn)封裝技術(shù),其代表是AMD公司提出的IF(Infinity Fabric)技術(shù),其分布式架構(gòu)由可擴(kuò)展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和可擴(kuò)展控制結(jié)構(gòu)組成,已經(jīng)在第一代和第二代的霄龍處理器中得到應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)封裝方案的技術(shù)成熟且成本較低,有機(jī)基板具有較低的介質(zhì)損耗,能夠滿(mǎn)足高頻率、高速、長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸需求,布線(xiàn)靈活度高,適用于各種集成方案。標(biāo)準(zhǔn)封裝方案的主要缺點(diǎn)是互連密度低,導(dǎo)致帶寬受限。

4ae93d46-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

圖2采用標(biāo)準(zhǔn)封裝方案的結(jié)構(gòu)

1.2Chiplet封裝電氣互連驗(yàn)證

在UCIe中,針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)封裝和先進(jìn)封裝方案中的電氣互連通道,采用電壓傳遞函數(shù)(VTF)作為衡量電氣互連通道損耗和串?dāng)_的指標(biāo)。VTF可以基于發(fā)送端(TX)/接收端(RX)的阻容分量(Rt、Ct、Rr、Cr)對(duì)無(wú)源通道的微波散射參數(shù)(S參數(shù))進(jìn)行轉(zhuǎn)換。相較于使用S參數(shù),使用VTF可以綜合地評(píng)估電氣互連通道的性能。將VTF損耗定義為L(zhǎng)(f),L(f)為T(mén)X電壓Vr(f)與RX電壓Vs(f)的比值,單位為dB,其計(jì)算公式為

4af4889a-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

在直流情形下,將直流耗損定義為L(zhǎng)(0),其與通道寄生電阻Rchannel相關(guān),L(0)的計(jì)算公式為

4b0367c0-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

其中,Rt為T(mén)X的電阻,Ct為T(mén)X的電容,Rr為RX的電阻、Cr為RX的電容。

將VTF串?dāng)_定義為XT(f),其為非預(yù)期接收端與發(fā)送端功率比的疊加,XT(f)的計(jì)算公式為

4b1343d4-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

其中,n為非預(yù)期接收端數(shù)量,Vai(f)為對(duì)應(yīng)非預(yù)期接收端觀(guān)測(cè)電壓。

在兩端阻容作用下,VTF曲線(xiàn)與S參數(shù)在描述傳輸通道的頻域特性方面存在明顯的不同。因此,在UCIe中,在16 Gbit/s的速率下,VTF損耗需要滿(mǎn)足一定的約束條件,相關(guān)約束條件如表1所示。

表1VTF損耗需滿(mǎn)足的相關(guān)約束條件

4b1e1fe8-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

市面上暫時(shí)沒(méi)有用于VTF仿真的專(zhuān)用工具,為進(jìn)一步解讀UCIe中的指標(biāo),采用Keysight ADS仿真工具中的傳輸線(xiàn)模組,通過(guò)交流仿真模塊的轉(zhuǎn)換,對(duì)比3種阻容配置下的VTF損耗和VTF串?dāng)_,如圖3所示,同時(shí)比較特定驅(qū)動(dòng)能力下的RX眼圖。

4b340a4c-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(a)線(xiàn)長(zhǎng)對(duì)VTF損耗的影響(標(biāo)準(zhǔn)封裝50 Ω端接)

4b48c77a-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(b)線(xiàn)距對(duì)VTF串?dāng)_的影響(標(biāo)準(zhǔn)封裝50 Ω端接)

4b516826-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(c)線(xiàn)長(zhǎng)25 mm、線(xiàn)寬20 μm、線(xiàn)距40 μm條件下的眼圖(標(biāo)準(zhǔn)封裝50 Ω端接)

4bcd0bde-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(d)線(xiàn)長(zhǎng)對(duì)VTF損耗的影響(標(biāo)準(zhǔn)封裝無(wú)端接)

4be071ce-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(e)線(xiàn)距對(duì)VTF串?dāng)_的影響(標(biāo)準(zhǔn)封裝無(wú)端接)

4be9adf2-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(f)線(xiàn)長(zhǎng)25 mm、線(xiàn)寬20 μm、線(xiàn)距40 μm條件下的眼圖(標(biāo)準(zhǔn)封裝無(wú)端接)

4c069d72-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(g)線(xiàn)長(zhǎng)對(duì)VTF損耗的影響(先進(jìn)封裝無(wú)端接)

4c196a2e-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(h)線(xiàn)距對(duì)VTF串?dāng)_的影響(先進(jìn)封裝無(wú)端接)

4c250802-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(i)線(xiàn)長(zhǎng)2 mm、線(xiàn)寬1.8 μm、線(xiàn)距3.6 μm條件下的眼圖(先進(jìn)封裝無(wú)端接)

圖316 Gbit/s速率下3種阻容配置的VTF損耗、VTF串?dāng)_及對(duì)應(yīng)眼圖

按照無(wú)錫中微高科電子有限公司的有機(jī)基板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),使用的介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)DK=3.2、介電損耗角正切DF=0.006,將線(xiàn)寬設(shè)計(jì)為20 μm,以匹配50 Ω的特征阻抗。與端口匹配的插入損耗相比,VTF損耗曲線(xiàn)呈現(xiàn)隨頻率和線(xiàn)長(zhǎng)的增加而增大的趨勢(shì)。RX端接50 Ω電阻時(shí),直流損耗偏離0點(diǎn),而VTF損耗呈現(xiàn)與線(xiàn)長(zhǎng)相關(guān)的振蕩周期。在UCIe中,當(dāng)頻率為0~8 GHz時(shí),要求VTF損耗不侵入mask區(qū)域(評(píng)估VTF損耗是否符合要求的閾值)。從圖3(a)可知,當(dāng)線(xiàn)長(zhǎng)大于25 mm時(shí),VTF損耗會(huì)超出限定范圍。從圖3(b)可知,當(dāng)線(xiàn)距為40 μm時(shí),紅色曲線(xiàn)在8 GHz附近侵入mask區(qū)域,此時(shí)常規(guī)的封裝設(shè)計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足VTF串?dāng)_的限定范圍,因此,當(dāng)線(xiàn)寬為20 μm時(shí),線(xiàn)距應(yīng)大于40 μm,即大于2倍的線(xiàn)寬。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,需要進(jìn)一步確保布線(xiàn)和過(guò)孔的回流效果。通過(guò)使用具有9 mA等效驅(qū)動(dòng)能力的TX緩沖器,能夠在50 Ω端接條件下驅(qū)動(dòng)RX,實(shí)現(xiàn)450 mV的電壓擺幅。從圖3(c)可知,眼高為40 mV,眼寬為55.5 ps(0.89 UI),滿(mǎn)足UCIe要求。

在無(wú)端接條件下,標(biāo)準(zhǔn)封裝的互連線(xiàn)性能受到寄生電感和RX電容的影響。從圖3(d)可知,直流損耗為0,在寄生電感與RX電容共同作用的儲(chǔ)能振蕩下,VTF損耗在0~8 GHz甚至更寬的頻段內(nèi)出現(xiàn)大于0的現(xiàn)象,為了避開(kāi)前幾個(gè)VTF損耗波谷,互連線(xiàn)長(zhǎng)度需要被限制在15 mm以下。從圖3(e)可知,當(dāng)線(xiàn)距與線(xiàn)寬比為2.5時(shí),藍(lán)色曲線(xiàn)侵入mask區(qū)域,無(wú)法滿(mǎn)足VTF串?dāng)_要求,這說(shuō)明反射疊加進(jìn)一步加重了串?dāng)_問(wèn)題。在相同的驅(qū)動(dòng)條件下,眼圖的塌陷和抖動(dòng)變得嚴(yán)重,眼寬僅為40.2 ps(0.64 UI),如圖3(f)所示。

在UCIe中,先進(jìn)封裝方案要求的通道互連長(zhǎng)度僅為2 mm,標(biāo)準(zhǔn)封裝方案要求的通道互連長(zhǎng)度為25 mm,該標(biāo)準(zhǔn)主要考慮到在先進(jìn)工藝條件下,通道互連長(zhǎng)度會(huì)受到50 Ω阻抗偏離和微小尺寸的寄生效應(yīng)限制。在1.8 μm線(xiàn)寬工藝中,寄生電阻的量級(jí)達(dá)到了10 Ω/mm。從圖3(g)可知,隨著線(xiàn)長(zhǎng)的增加,VTF損耗快速增大。在理想模型下,3 mm的通道互連長(zhǎng)度已超出標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),線(xiàn)寬變小同樣會(huì)導(dǎo)致VTF損耗的增大,這成為先進(jìn)封裝方案中提升布線(xiàn)密度與保障傳輸質(zhì)量之間的主要矛盾之一。先進(jìn)封裝方案未配置電阻性端接,較短的通道互連長(zhǎng)度下信號(hào)反射的影響變小,薄介質(zhì)層導(dǎo)致傳輸線(xiàn)與回流平面緊密耦合,線(xiàn)距小于等于2倍的線(xiàn)寬也可以滿(mǎn)足VTF串?dāng)_的要求,線(xiàn)距對(duì)VTF串?dāng)_的影響如圖3(h)所示。從圖3(i)可知,在相同驅(qū)動(dòng)下,線(xiàn)路的寄生電阻導(dǎo)致電平轉(zhuǎn)換邊沿塌陷嚴(yán)重,眼寬為45.9 ps(0.73 UI)。

基于相對(duì)理想的傳輸模型,針對(duì)UCIe中對(duì)不同封裝方案和阻容配置的約束條件進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,先進(jìn)封裝(無(wú)端接)和標(biāo)準(zhǔn)封裝(無(wú)端接)方案能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)的空間配置,而標(biāo)準(zhǔn)封裝(有端接)方案在常規(guī)端接配置下最大限度地保留了通道性能完整性。在此基礎(chǔ)上,以無(wú)錫中微高科電子有限公司的有機(jī)基板工藝為依托,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)封裝方案的布局進(jìn)行設(shè)計(jì),本團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步考慮了實(shí)際布線(xiàn)中過(guò)孔、焊盤(pán)、繞線(xiàn)等工藝結(jié)構(gòu)對(duì)通道性能的具體影響,最終目標(biāo)是為了達(dá)到UCIe的設(shè)計(jì)要求。

02

Chiplet標(biāo)準(zhǔn)封裝方案設(shè)計(jì)與信號(hào)完整性仿真

本文提出的高密度基板工藝是通過(guò)在覆銅板的兩面實(shí)施電鍍通孔銅柱、介質(zhì)層壓合、表面研磨、圖形化布線(xiàn)的重復(fù)流程,實(shí)現(xiàn)多層布線(xiàn)。有機(jī)基板工藝的最小線(xiàn)寬/線(xiàn)距為20 μm/20 μm,在芯片倒裝區(qū)域,線(xiàn)寬/線(xiàn)距可進(jìn)一步縮小為15 μm/15 μm。高密度基板的層疊結(jié)構(gòu)與高速信號(hào)層的分布如圖4所示,在最高12層的布線(xiàn)結(jié)構(gòu)下,為了確保高速信號(hào)的完整性,采用電源/地-信號(hào)-電源/地的帶狀線(xiàn)布局,將L3/L5/L8/L10層作為高速信號(hào)的布線(xiàn)層。

4c3c7e4c-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

圖4高密度基板的層疊結(jié)構(gòu)與高速信號(hào)層的分布

在UCIe中,理想的凸點(diǎn)節(jié)距是100~130 μm,以確保所需的互連帶寬密度。制造商可以根據(jù)自身的實(shí)際工藝能力進(jìn)行調(diào)整,聯(lián)華電子股份有限公司采用了146 μm的凸點(diǎn)節(jié)距。本團(tuán)隊(duì)在有機(jī)基板設(shè)計(jì)過(guò)程中,遵循加工規(guī)范要求的節(jié)距(150 μm),根據(jù)UCIe要求的凸點(diǎn)布局方式,計(jì)算出垂直互連引線(xiàn)方向上單個(gè)TX/RX模塊的邊緣寬度為612.6 μm。若在單層上實(shí)現(xiàn)20個(gè)通道(含時(shí)鐘、有效信號(hào)、跟蹤信號(hào))的布線(xiàn),通道的平均寬度僅為30.6 μm,因此,在芯片的倒裝區(qū)域?qū)崿F(xiàn)合理的布線(xiàn)設(shè)計(jì)非常困難。采用雙層布線(xiàn)通道的設(shè)計(jì),通道的平均寬度增加為61.3 μm,有助于實(shí)現(xiàn)合理的布線(xiàn)設(shè)計(jì)。

參照AMD公司IF技術(shù)的分布式架構(gòu)設(shè)計(jì),采用單邊雙Chiplet的布局,主Chiplet的尺寸為28 mm×15 mm,主Chiplet周?chē)植?個(gè)小Chiplet,每個(gè)尺寸為10 mm×7.5 mm。TX/RX接口被有序地排列在小Chiplet的中央?yún)^(qū)域和主Chiplet的長(zhǎng)邊邊緣位置,這些接口通過(guò)4層走線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了全通道的互連。將常規(guī)區(qū)域的線(xiàn)寬/線(xiàn)距設(shè)置為20 μm/40 μm,其中近端Chiplet的前、后排信號(hào)分別在L3、L5層進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì),信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)約為10 mm;遠(yuǎn)端Chiplet的前、后排信號(hào)分別在L8、L10層進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì),信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)約為25 mm。實(shí)際的互連密度為每毫米60個(gè)通道。在單通道數(shù)據(jù)傳輸速率為32 GT/s的條件下,每毫米的帶寬達(dá)到了240 GB/s,該設(shè)計(jì)滿(mǎn)足UCIe的帶寬要求。Chiplet集成布局模型如圖5所示。

4c578f34-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(b)Chiplet的TX/RX接口布局

4c63ba02-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(c)單元后排引腳布線(xiàn)設(shè)計(jì)

4c7b73ea-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(d)單元前排引腳布線(xiàn)設(shè)計(jì)

圖5Chiplet集成布局模型

采用高頻電磁仿真工具Ansys HFSS對(duì)互連模型中的無(wú)源通道進(jìn)行模擬和分析。使用Ansys HFSS的時(shí)域反射阻抗(TDR)分析功能對(duì)常規(guī)走線(xiàn)(Global)區(qū)域的特性阻抗進(jìn)行測(cè)量,走線(xiàn)區(qū)域的特征阻抗為50~52 Ω,其與預(yù)期設(shè)計(jì)相符。在Chiplet倒裝區(qū)域,由于線(xiàn)寬變小并且通孔對(duì)應(yīng)位置的回流平面被挖空,導(dǎo)致局部的特征阻抗偏高,基板互連的結(jié)構(gòu)模型與TDR仿真曲線(xiàn)如圖6所示。

4c908910-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

圖6基板互連結(jié)構(gòu)模型與TDR仿真曲線(xiàn)

使用Ansys HFSS提取了S參數(shù),將其轉(zhuǎn)換為VTF。近端Chiplet(互連線(xiàn)長(zhǎng)為10 mm)和遠(yuǎn)端Chiplet(互連線(xiàn)長(zhǎng)為25 mm)的VTF損耗如圖7(a)所示。當(dāng)頻率為8 GHz時(shí),近端Chiplet的VTF損耗為-4.94 dB,遠(yuǎn)端Chiplet的VTF損耗為-5.56 dB,均符合UCIe要求。兩者之間的差異主要來(lái)源于兩端阻容負(fù)載產(chǎn)生的反射振蕩。盡管倒裝區(qū)域的局部阻抗有所突變,但其對(duì)整體性能的影響相對(duì)有限。近端Chiplet和遠(yuǎn)端Chiplet的VTF串?dāng)_如圖7(b)所示,當(dāng)頻率為8 GHz時(shí),近端Chiplet的VTF串?dāng)_為-30.16 dB,遠(yuǎn)端Chiplet的VTF串?dāng)_為-26.12 dB。產(chǎn)生串?dāng)_的主要原因?yàn)楫?dāng)參考地平面回流能力不足時(shí),鄰近信號(hào)之間的能量發(fā)生耦合。

在長(zhǎng)距離布線(xiàn)中,需要特別注意減小信號(hào)線(xiàn)之間的耦合強(qiáng)度,以降低潛在的串?dāng)_。得益于RX良好的端接匹配,兩種長(zhǎng)度的互連線(xiàn)在9 mA的TX驅(qū)動(dòng)下都能得到良好的信號(hào)質(zhì)量。圖7(c)(d)為近端Chiplet和遠(yuǎn)端Chiplet的眼圖,近端Chiplet的眼寬為53.1 ps(0.85 UI),遠(yuǎn)端Chiplet的眼寬為52.6 ps(0.84 UI),這說(shuō)明線(xiàn)長(zhǎng)差異導(dǎo)致的信號(hào)邊沿退化及串?dāng)_對(duì)眼圖抖動(dòng)的影響有限。在缺少特定電源噪聲模型的情況下,本文未針對(duì)基板的同步開(kāi)關(guān)噪聲進(jìn)行建?;蚍治?,但得益于有機(jī)基板的空間布局靈活性,信號(hào)通道在合理的端接配置下可以滿(mǎn)足UCIe的設(shè)計(jì)要求,這一結(jié)果有望為Chiplet應(yīng)用提供重要的設(shè)計(jì)和加工支持。

4c9afdc8-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(a)近端Chiplet和遠(yuǎn)端Chiplet的VTF損耗

4cb17ada-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(b)近端Chiplet和遠(yuǎn)端Chiplet的VTF串?dāng)_

4cc826e0-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(c)近端Chiplet眼圖

4ce1c604-e284-11ee-a297-92fbcf53809c.png

(d)遠(yuǎn)端Chiplet眼圖

圖7Chiplet集成模型的VTF損耗和眼圖

03

結(jié) 論

本文基于國(guó)內(nèi)有機(jī)基板工藝,完成了Chiplet的標(biāo)準(zhǔn)封裝布局設(shè)計(jì),并對(duì)信號(hào)完整性進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)在單通道速率為32 GT/s的條件下,可實(shí)現(xiàn)每毫米240 GB/s的邊緣帶寬密度。同時(shí),近端Chiplet和遠(yuǎn)端Chiplet的VTF損耗與VTF串?dāng)_及眼寬均滿(mǎn)足UCIe的設(shè)計(jì)要求。本文對(duì)VTF指標(biāo)的仿真方法進(jìn)行了確認(rèn),并深入研究了國(guó)內(nèi)有機(jī)基板在Chiplet應(yīng)用方面的設(shè)計(jì)加工潛力,證明國(guó)內(nèi)有機(jī)基板在Chiplet應(yīng)用方面具有良好的前景,為推動(dòng)Chiplet通用協(xié)議的國(guó)產(chǎn)應(yīng)用轉(zhuǎn)化提供了有價(jià)值的參考。有機(jī)基板的尺寸所導(dǎo)致的延遲和能效問(wèn)題仍然是其相對(duì)短板,因此需要與上下游單位進(jìn)行更深入的合作與探討,以尋求解決方案。



審核編輯:劉清
聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫(xiě)或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀(guān)點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • 集成電路
    +關(guān)注

    關(guān)注

    5367

    文章

    11162

    瀏覽量

    358377
  • 摩爾定律
    +關(guān)注

    關(guān)注

    4

    文章

    630

    瀏覽量

    78769
  • 晶體管
    +關(guān)注

    關(guān)注

    77

    文章

    9502

    瀏覽量

    136935
  • 信號(hào)完整性
    +關(guān)注

    關(guān)注

    68

    文章

    1383

    瀏覽量

    95169
  • chiplet
    +關(guān)注

    關(guān)注

    6

    文章

    404

    瀏覽量

    12513

原文標(biāo)題:?專(zhuān)題報(bào)道 | Chiplet封裝用有機(jī)基板的信號(hào)完整性設(shè)計(jì)

文章出處:【微信號(hào):封裝與高速技術(shù)前沿,微信公眾號(hào):封裝與高速技術(shù)前沿】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

收藏 人收藏

    評(píng)論

    相關(guān)推薦

    信號(hào)完整性與電源完整性的仿真分析與設(shè)計(jì)

    工藝中用相反圖形來(lái)表示;通孔用來(lái)進(jìn)行不同層之間的物理連接。目前的制造工藝中,芯片、封裝以及PCB板大多都是在類(lèi)似結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的。 版圖完整性設(shè)計(jì)的目標(biāo)在于為系統(tǒng)提供足夠好的信號(hào)通路以及電源傳遞網(wǎng)絡(luò)。電流密度
    發(fā)表于 01-07 11:33

    什么是電源和信號(hào)完整性

    首先我們定義下什么是電源和信號(hào)完整性?信號(hào)完整性 信號(hào)完整性(SI)分析集中在發(fā)射機(jī)、參考時(shí)鐘、
    發(fā)表于 12-30 06:33

    何為信號(hào)完整性?信號(hào)完整性包含哪些

    何為信號(hào)完整性信號(hào)完整性(Signal Integrity,簡(jiǎn)稱(chēng)SI)是指在信號(hào)線(xiàn)上的信號(hào)質(zhì)量
    發(fā)表于 12-30 08:15

    信號(hào)完整性原理分析

    信號(hào)完整性原理分析 什么是“信號(hào)完整性”?在傳統(tǒng)的定義中“完整性(integrity)”指完整
    發(fā)表于 11-04 12:07 ?211次下載

    信號(hào)完整性基礎(chǔ)指南

    信號(hào)完整性基礎(chǔ)根據(jù)定義, “完整性”是指“完整和無(wú)損害的”。 同樣,一個(gè)具有良好的完整性的數(shù)字信號(hào)
    發(fā)表于 08-05 15:11 ?242次下載

    什么是信號(hào)完整性

    什么是信號(hào)完整性 信號(hào)完整性(Signal Integrity):就是指電路系統(tǒng)中信號(hào)
    發(fā)表于 06-30 10:23 ?5222次閱讀
    什么是<b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>

    信號(hào)完整性與電源完整性仿真分析

    為了使設(shè)計(jì)人員對(duì)信號(hào)完整性與電源完整性有個(gè)全面的了解,文中對(duì)信號(hào)完整性與電源完整性的問(wèn)題進(jìn)行了仿
    發(fā)表于 11-30 11:12 ?0次下載
    <b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>與電源<b class='flag-5'>完整性</b>仿真分析

    信號(hào)完整性分析

    本專(zhuān)題詳細(xì)介紹了信號(hào)完整性各部分知識(shí),包括信號(hào)完整性的基礎(chǔ)概述,信號(hào)完整性設(shè)計(jì)分析及仿真知識(shí),還
    發(fā)表于 11-30 11:44
    <b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>分析

    電地完整性信號(hào)完整性分析導(dǎo)論

    電地完整性、信號(hào)完整性分析導(dǎo)論,有需要的下來(lái)看看
    發(fā)表于 02-22 16:18 ?69次下載

    信號(hào)完整性與電源完整性的仿真分析與設(shè)計(jì)

    10129@52RD_信號(hào)完整性與電源完整性的仿真分析與設(shè)計(jì)
    發(fā)表于 12-14 21:27 ?0次下載

    信號(hào)完整性系列之信號(hào)完整性簡(jiǎn)介

    本文主要介紹信號(hào)完整性是什么,信號(hào)完整性包括哪些內(nèi)容,什么時(shí)候需要注意信號(hào)完整性問(wèn)題?
    的頭像 發(fā)表于 01-20 14:22 ?1325次閱讀
    <b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>系列之<b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>簡(jiǎn)介

    信號(hào)完整性與電源完整性的仿真

    信號(hào)完整性與電源完整性的仿真(5V40A開(kāi)關(guān)電源技術(shù)參數(shù))-信號(hào)完整性與電源完整性的仿真分析與設(shè)
    發(fā)表于 09-29 12:11 ?89次下載
    <b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>與電源<b class='flag-5'>完整性</b>的仿真

    什么是信號(hào)完整性

    業(yè)界經(jīng)常流行這么一句話(huà):“有兩種設(shè)計(jì)師,一種是已經(jīng)遇到了信號(hào)完整性問(wèn)題,另一種是即將遇到信號(hào)完整性問(wèn)題”。固態(tài)硬盤(pán)作為一種高集成度的高時(shí)鐘頻率的硬件設(shè)備,
    的頭像 發(fā)表于 06-27 10:43 ?1899次閱讀
    什么是<b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>?

    信號(hào)完整性分析科普

    何為信號(hào)完整性的分析信號(hào)完整性包含:波形完整性(Waveformintegrity)時(shí)序完整性
    的頭像 發(fā)表于 08-17 09:29 ?5210次閱讀
    <b class='flag-5'>信號(hào)</b><b class='flag-5'>完整性</b>分析科普

    信號(hào)完整性與電源完整性-電源完整性分析

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《信號(hào)完整性與電源完整性-電源完整性分析.pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 08-12 14:31 ?13次下載