半导体领域新一代革命“摩尔定律”退出？Chiplet崛起？

　　近年来，人工智能（AI）和机器学习（ML）等技术的应用导致了计算需求的爆炸式增长，对于芯片制程的要求越来越高，设计实现难度也越来越大，流程越来越复杂，芯片全流程设计成本大幅增加。作为推动IT的“摩尔定律”是否将被时代抛弃？崛起的Chiplet技术成为了“后摩尔时代”的一大热词？
　　什么是Chiplet技术？Chiplet可以译为“芯粒”或“小芯片”。它是一种在先进制程下提升芯片的集成度，从而在不改变制程的前提下提升算力，并保证芯片制造良品率的一种手段。
　　现代芯片制造工艺是一个无限追求摩尔定律极限的过程，但是芯片的工艺制程突破28nm以下时，传统的平面晶体管结构便无法进一步地微缩。而这种极限微缩让芯片制程中出现越来越多的误差和缺陷。而这种突破物理极限的微缩所导致的芯片良率下降，故障率升高，是加大投资、改善工艺、加强质检都无法改变的。
　　在这样的背景下，研究人员给出了新的思路，既然缺陷无法避免，那么就想办法将缺陷“击中”的裸芯控制在一个较低的比率上。即在缺陷“密度”确定的情况下，裸芯的面积越小，没有被缺陷“击中”的裸芯就越多。所以将大芯片切割成为小芯片（Chiplet）就变成了业界提升芯片良品率的一种选择。
　　Chiplet在高性能服务器/数据中心、自动驾驶、笔记本/台式电脑、高端智能手机等领域应用广泛。通过IEEE　Xplore数字图书馆，我们会发现世界科技巨头及顶尖科研院校早已纷纷入局Chiplet技术。
　　如何将“Chiplet”整合成一个系统级芯片？
　　Chiplet对于封装技术的要求较高，每颗芯粒之间需要高密度的互联，才能实现高速的互联，达到原来单个大芯片中各个功能模块间的信号传输速度。目前来说，全新的3D堆叠技术更适合Chiplet。可以实现芯粒间的堆叠和高密度互联，可以提供更为灵活的设计选择。
　　如此说来，“摩尔定律”真的要退出半导体舞台了？
　　“摩尔定律”很大程度上是人类有意控制的结果，芯片制造商有意按照摩尔定律预测的轨迹发展：软件开发商新的软件产品日益挑战现有设备的芯片处理能力，消费者需要更新为配置更高的设备，设备制造商赶忙去生产可以满足处理要求的下一代芯片，由此整个计算机行业才跟着摩尔定律按部就班地发展，导致其不再符合技术趋势。IEEE 2021年版的国际器件和系统路线图（IRDS）提供了一份“More-than-Moore”白皮书。该白皮书提出不需要完全按照“摩尔定律”来实现非数字化功能。（杭科）