因為專業(yè)
所以領先
在智能汽車發(fā)展的過程中,自動駕駛系統(tǒng)是當今最具挑戰(zhàn)性的技術之一。如今每輛電動汽車大約使用1000多個半導體,其中SoC是汽車自動駕駛技術和多媒體系統(tǒng)必不可少的半導體,而且他們往往需要最先進的半導體技術來實現(xiàn)先進的計算能力。然而,隨著計算能力的指數(shù)級提升,自動駕駛芯片的成本也不可避免地大幅增長。這對自動駕駛技術的普及造成了重大挑戰(zhàn)。畢竟車子說到底還是一個終端產(chǎn)品,對成本和功耗都有著嚴格的考量。
汽車中使用的半導體示例(來源:日產(chǎn))
為了解決這一問題,采用Chiplet設計來構建高性能的汽車芯片成為了一個可行方案。Chiplet是一種基于異構集成的模塊化方法,允許在不觸及單個芯片的物理限制的情況下擴大晶體管和其他組件的數(shù)量。它正在各種超級計算應用中實施,汽車也不能落后。
Chiplet 技術示意圖(來源:日產(chǎn))
一、自動駕駛芯片適合使用Chiplet設計的原因主要基于以下幾個方面:
1)性能需求:自動駕駛系統(tǒng)需要極高的計算能力來處理來自各種傳感器(如攝像頭、雷達、激光雷達等)的大量數(shù)據(jù)。Chiplet設計允許更靈活地組合不同的處理單元(如CPU、GPU、NPU),以滿足這些高性能需求。
2)能源效率:自動駕駛系統(tǒng)需要高效的能源管理以延長電動汽車的續(xù)航里程。Chiplet設計通過將不同功能集成在多個較小的芯片上,相比于單一大型芯片,可以更有效地管理能源消耗,提高整體能效。
3)成本效益:制造大型、復雜的單片系統(tǒng)(SoC)成本高昂,且生產(chǎn)過程中的缺陷率可能更高。Chiplet設計通過使用多個較小、不同工藝的芯片組件,可以降低生產(chǎn)成本和缺陷率,從而降低整體成本。盡管較低的生產(chǎn)成本會被較高的封裝成本部分抵消,但整體而言,使用小芯片相比于傳統(tǒng)單片設計預計可以節(jié)省高達40%的成本。
4)定制化和可擴展性:智駕技術不斷在朝著L2/L3/L4級別演進,不同車型檔次對芯片的訴求也不同,難道要用多款芯片嗎?在這方面,Chiplet設計允許對自動駕駛系統(tǒng)進行更靈活的定制和擴展。根據(jù)不同車型和自動駕駛級別的需求,可以選擇不同的Chiplet組合,以提供最佳的性能和功能。
5)技術進步適應性:在快速發(fā)展的自動駕駛技術領域,Chiplet設計提供了更快適應新技術的能力。例如,可以單獨升級某一特定的處理單元,而不需要更換整個系統(tǒng)。
6)車廠參與定義芯片:如今,為了掌控自己的命運,不少車廠下場造芯,而Chiplet給了車廠參與芯片定義、設計的機會,甚至主導關鍵芯片的機會。
在汽車Chiplet技術的研發(fā)方面,日本聲勢浩大。2023年12月1日,日本的12家領先公司組成了一個名為“汽車高級SoC研究”(ASRA)的小組,并從 2030 年開始在量產(chǎn)車輛中安裝 SoC。這些芯片將重點發(fā)展人工智能加速器、圖形引擎和增強計算能力,并計劃于2030年實現(xiàn)量產(chǎn)。這個小組以豐田為主席,成員包括日產(chǎn)、本田、馬自達和斯巴魯?shù)戎噺S商。此外,瑞薩電子、Mirise Technologies和Socionext等芯片供應商,以及電裝(Denso)和松下汽車系統(tǒng)(Panasonic Automotive Systems)等一級供應商也參與其中,共同擔任執(zhí)行董事。同時,Cadence Design Systems和Synopsys等公司也參與其中,提供Chiplet設計的必要EDA(電子設計自動化)開發(fā)工具。特別值得一提的是,瑞薩電子已經(jīng)在其第五代R-Car X5高性能汽車SoC中采用了小芯片架構。
日本ASRA的基本情況
歐洲也有一個類似的研究計劃,由比利時imec牽頭,已召開兩次關于汽車生態(tài)系統(tǒng)的會議,成員包括歐洲原始設備制造商、IDM、OSAT、代工廠、設計公司、IP和EDA工具供應商等全產(chǎn)業(yè)鏈。參會企業(yè)的數(shù)量從30家增加到50家,對汽車小芯片感興趣的企業(yè)愈發(fā)增多。Marvell已經(jīng)宣布加入Imec汽車Chiplet計劃。他們中的一些企業(yè)認為,小芯片進入汽車領域、成為未來汽車的一部分已成必然,只是何時進入的問題。
來源:imec在ITF World上的演講,2023 年 5 月
Chiplet也是國產(chǎn)大算力汽車芯片實現(xiàn)高性價比的一條發(fā)展之路。目前,越來越多的國內(nèi)外車廠開始對Chiplet展現(xiàn)出濃厚的興趣。國內(nèi)方面也已經(jīng)涌現(xiàn)了一些發(fā)力在Chiplet車載大算力芯片的公司,比如芯礪智能、北極雄芯等。北極雄芯創(chuàng)始人馬愷聲預測,2024年將是Chiplet車載芯片元年,而且每年將以5%-7%的滲透率增長。到2030年將至少有34%(樂觀的話50%)的汽車的中央域控芯片采用Chiplet芯片。
汽車行業(yè)轉(zhuǎn)向小芯片已是不可避免,為了使這種混合搭配的小芯片策略發(fā)揮作用,整個行業(yè)需要在封裝和互連方面實現(xiàn)標準化。魏少軍教授曾在2023年的ICCAD的演講中指出:“Chiplet有可能派生出一個采用第三方小芯片,按照應用需求,通過混合堆疊和集成打造芯片級的新商業(yè)模式,甚至新業(yè)態(tài)。”如果是這樣的話,那么標準構建的意義將更加凸顯。
首先,這些標準不僅關乎安全性和可靠性,而且對于確保不同廠商和技術之間的兼容性和互操作性也非常關鍵。其次,隨著汽車行業(yè)越來越多地采用先進技術,例如自動駕駛和電子控制單元(ECU),需要標準來確保不同系統(tǒng)之間的有效通信和集成。這對于汽車轉(zhuǎn)向小芯片尤其重要,因為它們通常需要與車輛的其他電子系統(tǒng)緊密集成,以實現(xiàn)精確控制。最后,標準化還有助于推動創(chuàng)新。通過為這些復雜系統(tǒng)設定清晰的指導方針和參數(shù),制造商可以在一個共同的框架內(nèi)進行創(chuàng)新,同時保持與行業(yè)趨勢的一致性。
在建立標準的過程中,UCIe提供了一個優(yōu)秀的范例。然而,這僅僅是一個起點。我們還需要細致地檢視現(xiàn)有標準,發(fā)現(xiàn)其潛在的不足并加以完善。國內(nèi)在這方面也取得了顯著進展,已經(jīng)制訂了三項與Chiplet相關的標準:《芯粒互聯(lián)接口標準》、《小芯片接口總線技術要求》以及《芯粒互聯(lián)協(xié)議標準》。這些標準不僅促進了技術的統(tǒng)一和兼容性,還為國產(chǎn)Chiplet技術的發(fā)展奠定了堅實的基礎。感興趣的讀者可以翻看《國產(chǎn)Chiplet,為何需要第三個標準?》一文。
但是,一個事實就是,建立在共識基礎上的標準化本質(zhì)上是一個緩慢的過程,還需要整個行業(yè)的共同努力。無論如何,在汽車Chiplet技術的開發(fā)中,可以并且應該利用現(xiàn)有的標準和知識體系,而不是重頭開始,重復造輪子。
二、Chiplet芯片封裝清洗:
合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。
水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學遷移,形成樹枝狀結(jié)構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導,從產(chǎn)品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。
合明科技運用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術,滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求,打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強有力的支持。
推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。