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德国微电子研究工厂（FMD）在汉诺威工业博览会上推出Chiplet应用中心，标志着德国在高性能半导体领域的突破。
中心依托APECS试验线的7.3亿欧元投资，聚焦通过模块化集成提升系统性能、能效及供应链灵活性的Chiplet技术，弥合研究与工业应用的鸿沟，并作为欧洲芯片计划的一部分增强德国在全球半导体供应链中的韧性。
中心的技术路径包括先进封装、标准化接口、测试验证和热管理等关键模块，以支持多工艺节点的生产需求并解决异构集成复杂性问题。
Part 1
FMD Chiplet应用中心
FMD Chiplet应用中心不仅促进了技术创新，还为企业提供原型设计与测试支持，推动研究成果转化为市场应用。
其核心技术涉及将传统片上系统分解为独立功能模块，采用不同工艺节点制造并通过中介层或3D堆叠集成，从而实现高密度互联和细间距封装，满足高性能计算需求。
HBM与逻辑芯片的3D堆叠可达到2TB/s带宽和低于10ns延迟。
在产业化潜力方面，中心通过与行业伙伴如奥迪、IBM的合作，定制了针对汽车与高性能计算需求的解决方案，展示了在自动驾驶ECU、AI训练、量子计算模拟以及植入式医疗传感器等领域的广泛应用前景。
中心还致力于克服异构集成复杂性、测试成本高及标准化滞后等挑战，通过开发数字孪生模型结合ATE实现全流程验证，降低成本并加速标准制定。
FMD Chiplet应用中心与imec等国际机构合作，整合全球资源加速技术迭代，优化供应链，降低风险。
尽管面临技术复杂性和测试成本高等挑战，但中心通过持续的技术创新和国际合作，正逐步将研究潜力转化为产业实力，重塑电子系统架构，为德国乃至欧洲制造业带来竞争优势，其长期影响值得期待 。
Chiplet技术通过将传统片上系统（SoC）分解为独立的功能模块（如处理器、存储器、传感器），采用不同工艺节点制造，再通过中介层或3D堆叠集成。
● 核心架构包括：
◎ 模块化设计：各Chiplet可独立优化，例如AI加速器采用3nm工艺，模拟电路采用28nm工艺，避免工艺妥协。
◎ 高密度互联：通过硅中介层或嵌入式桥接实现高带宽、低延迟的Die-to-Die通信。
◎ 封装基板：支持细间距封装（如2μm线宽/线距），提升系统集成密度。
APECS试验线提供的基础设施包括300mm晶圆制造能力、TSV（硅通孔）工艺及高精度封装设备，确保Chiplet从原型到小批量生产的无缝衔接。例如，中心可实现HBM（高带宽内存）与逻辑芯片的3D堆叠，满足高性能计算需求。
● Chiplet应用中心的技术路径聚焦以下模块：
◎ 先进封装：采用硅中介层支持50μm焊盘间距的高密度互联，或有机基板满足成本敏感型应用。
◎ 标准化接口：推动UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）等协议，确保模块间兼容性。
◎ 测试验证：开发分层测试策略，包括模块级功能测试与系统级可靠性验证。
◎ 热管理：通过热通孔与散热片优化3D结构散热，解决高密度集成带来的热挑战。
这些模块的协同设计依赖多物理场仿真工具（如Cadence的Clarity 3D Solver），确保信号完整性（SI）、电源完整性（PI）及热性能的平衡。FMD指导委员会主席Albert Heuberger指出，中心不仅是技术平台，更是标准化与生态协作的催化剂。
● APECS试验线作为技术支柱，提供以下能力：
◎ 制造能力：支持多工艺节点（7nm至130nm）的Chiplet生产，覆盖数字与模拟需求。
◎ 原型设计：配备高精度光刻机与键合设备，可快速迭代设计。
◎ 供应链协同：与材料供应商（如硅片、封装胶）及设备厂商（如ASML）合作，优化生产流程。
工程实现上，中心需解决异构集成的工艺兼容性问题。例如，硅中介层的CTE（热膨胀系数）匹配需精确控制，以避免封装应力导致的开裂。
Part 2
欧洲对Chiplet的发展看法
随着传统片上系统（SoC）设计在性能提升上的瓶颈日益明显，Chiplet集成技术以其模块化、可扩展性和成本效益，正成为电子系统设计的新趋势。
通过将系统分解为独立模块并采用最优工艺节点制造，Chiplet不仅克服了SoC面临的工艺妥协、成本瓶颈、良率问题和供应链风险，还实现了显著的性能提升与成本优化。
处理器可以用更先进的5nm工艺，而存储器则可以使用更为经济的22nm工艺，然后通过封装层集成在一起。
这种做法带来了诸如缩短开发周期约30%、总体成本降低20%-40%，以及通过3D堆叠技术实现高达2TB/s的带宽等优势。
这一技术的应用也面临诸多挑战，包括异构集成复杂性（不同工艺节点的热膨胀系数差异导致应力或信号失配）、高密度互联需求（Die-to-Die通信需支持50μm以下焊盘间距）以及测试验证难题（模块间交互测试覆盖率不足）。
为了应对这些问题，行业提出了多种解决方案，如利用先进封装基板、中介层技术及标准化接口来实现不同工艺节点Chiplet的有效集成，并通过多物理场仿真工具、分层测试策略和产学研合作等方式优化设计流程与供应链管理，从而推动Chiplet技术向高性能计算、消费电子及汽车领域的应用发展。
Chiplet技术凭借其灵活性和生态协作能力，正在逐步解决传统SoC在成本、性能和供应链上的局限。随着UCIe接口与硅中介层技术的成熟，该领域正加速推进标准化与产业化进程。
例如，在高性能计算中，AMD的EPYC处理器通过Chiplet设计将核心数提升至96个，性能提升了约40%；而在消费电子方面，智能手机可通过分开设计AP与射频模块降低成本约15%。
为了进一步解决异构集成复杂性、高密度互联的实现及测试验证的高成本等问题，研究人员和工程师们不断探索创新，例如开发新型封装材料和技术（如硅桥、玻璃中介层），改进设计工具以支持更精确的多物理场仿真，并通过供应链协同降低风险。
未来，随着3D异质集成技术和AI优化算法的发展，Chiplet技术有望在更多领域实现突破，为电子系统带来性能和可持续性的双重提升，进一步促进下一代电子系统设计的进步与发展。
小结
FMD Chiplet应用中心的推出，不仅是德国微电子研究的一次里程碑，更为欧洲半导体产业注入了一剂强心针。
依托APECS试验线的先进基础设施与产学研协同模式，该中心通过模块化设计与高密度集成，推动了Chiplet技术在汽车、HPC及医疗领域的突破。
原文标题 : FMD Chiplet 应用中心：推动德国和欧洲微电子创新与产业化
