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异构集成Chiplet在车规芯片中的可靠性验证难点.docx

更新时间:2026-08-05 08:44:08 大小:12K 上传用户:潇潇江南查看TA发布的资源 标签:chiplet 下载积分:2分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

异构集成Chiplet在车规芯片中的可靠性验证难点

摘要

Chiplet技术通过将大型SoC拆分为多个功能芯粒并在封装层面重新集成,为车载计算芯片提供了突破单芯片面积极限的路径。然而,多芯粒异构集成的结构复杂性给车规可靠性验证带来了全新的挑战——包括不同热膨胀系数材料的应力耦合、芯粒间互连的热疲劳、多热源的耦合热效应、以及多芯粒系统的故障传播路径等。本文从车规可靠性验证的视角,系统分析了Chiplet方案在温度循环、湿热、机械振动及EMC测试中的特殊难点,并提出了针对Chiplet架构的可靠性验证方法与标准适配建议。

 

关键词:Chiplet;异构集成;车规可靠性;热应力;互连可靠性

 

一、引言

在车载中央计算与高端智驾SoC的设计中,Chiplet技术被视为突破光罩尺寸限制与提升良率的有效路径。然而,从车规可靠性的角度来看,Chiplet并非"大芯片拆小"那么简单。多颗芯粒、多种材料、多类互连结构集成在同一封装体内,形成了远较单芯片封装复杂的应力场与失效模式。Chiplet方案的车规认证,需要在传统AEC-Q100框架的基础上补充大量针对多芯粒集成的专项验证。

 

二、Chiplet架构的可靠性风险源

2.1 热机械应力

硅的热膨胀系数为2.6ppm/℃,而有机基板的热膨胀系数在15-20ppm/℃,两者之间数十倍的差异在温度循环中产生巨大的剪切应力。Chiplet方案中多颗芯粒与基板之间的多个焊点阵列——微凸点或混合键合——均承受这种应力。

 

2.2 芯粒间互连的疲劳

芯粒间的互连——包括硅中介层上的微凸点、TSV、桥接芯片上的布线——在高低温循环中的热疲劳寿命是Chiplet可靠性验证的核心关注点。

 

2.3 多热源的耦合热效应

多颗高功耗芯粒在同一封装体内相邻布置,热源之间的热耦合可能导致局部温度远超单芯片封装。CPU芯粒与AI加速芯粒相邻布置时,两者同时高负载运行的工况下,中间区域的温度可能高于任一芯粒的单独温升。

 


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