Модульная революция: чиплеты как новый стандарт в радиоэлектронике

Выгоды для производителя радиоэлектронной продукции при заказе интегрированных чиплетов

Производителям радиоэлектронной аппаратуры зачастую невыгодно (или невозможно) самостоятельно разрабатывать и производить полупроводниковые кристаллы. Однако сегодня есть возможность заказывать пакетирование чиплетов у специализированных подрядчиков (OSAT — Outsourced Semiconductor Assembly and Test), совмещая в одном корпусе различные кристаллы от разных поставщиков и по разным технологическим нормам. Ниже перечислены ключевые выгоды по сравнению с покупкой и установкой набора независимых микросхем на плату.

1. Сокращение совокупных затрат
   • Упрощённый монтаж и меньшая плата. Если вместо множества отдельных микросхем на плате использовать один корпус с несколькими кристаллами, снижается сложность печатной платы (меньше слоёв, трассировки и переходных отверстий), что уменьшает стоимость сборки и материалов.
   • Уменьшение затрат на логистику и управление складом. Вместо закупки, хранения и контроля нескольких видов чипов производитель получает один законченный модуль. Это снижает издержки на транспортировку, упрощает управление запасами и поставщиками.
   • Оптимизация по функционалу. Пакетирование чиплетов позволяет выбрать лучшие кристаллы от разных производителей для каждой задачи. При классическом подходе производителю пришлось бы приобретать отдельные решения (часто с избыточной функциональностью) у одной компании или же использовать несколько разрозненных микросхем, что увеличивает итоговую стоимость.
2. Ускорение вывода продукта на рынок
   • Меньше интеграционной работы. При использовании разных микросхем на плате инженерам необходимо тщательно прорабатывать совместимость интерфейсов, питание, сигнальную целостность и т.д. Когда всё собрано в одном корпусе с гарантированной совместимостью внутри, затраты времени на доводку и тестирование снижаются.
   • Параллельное проектирование. Пока подрядчик (OSAT или производитель чипов) занимается пакетированием и тестированием чиплетов, разработчик радиоэлектронной аппаратуры может готовить прошивки, ПО и дизайн своего устройства под уже согласованный набор функциональных блоков.
   • Меньше итераций дизайна. Каждая новая ревизия печатной платы — это деньги и время. С чиплетами многие вопросы (например, согласование высокоскоростных шин) решаются внутри корпуса, что уменьшает число доработок и позволяет быстрее выйти на финальную версию устройства.
3. Компактность и надёжность
   • Уменьшение габаритов. Благодаря сборке всех ключевых модулей в одном корпусе высвобождается место на плате, что особенно важно для компактных устройств (IoT, портативная аппаратура, медицинские приборы).
   • Снижение количества контактных соединений. Каждое соединение между отдельными чипами — потенциальный источник отказа (пайка, переходной контакт и пр.). Интеграция в одном корпусе сокращает количество таких соединений, повышая общую надёжность продукта.
   • Уменьшение помех и улучшение энергоэффективности. Внутренние соединения между кристаллами в одном корпусе, как правило, короче и лучше экранированы, чем трассы на плате. Это снижает потери и улучшает электрическую согласованность.
4. Привлекательность для конечных заказчиков и брендинг
   • Единое решение под собственным брендом. Вместо набора разрозненных чипов от нескольких производителей компания получает «свою» микросхему, выполненную по её спецификациям и брендированную надлежащим образом. Это повышает лояльность заказчиков и даёт конкурентное преимущество.
   • Возможность уникальной конфигурации. Производитель может создать специализированный модуль, который точно соответствует запросам клиентов в тех или иных нишах (военная техника, телекоммуникации, автомобильная электроника и т.д.).

Таким образом, переход на заказ пакетированных чиплетов даёт радиопроизводителям сразу несколько преимуществ: уменьшает затраты и сроки вывода продукта на рынок, повышает надёжность и позволяет выпускать более компактные устройства. В конечном итоге это помогает эффективнее конкурировать, быстрее удовлетворять потребности клиентов и укреплять собственный бренд.

Чиплеты (от англ. chiplets) — это небольшие полупроводниковые кристаллы (дизайн-модули), которые собираются в единый корпус (пакет) для построения более крупной системы. Идея состоит в том, чтобы разбивать функциональные блоки будущей микросхемы (SoC, CPU, GPU и т.д.) на отдельные кристаллы, каждый из которых отвечает за определённую часть логики (например, вычислительные ядра, модули памяти, интерфейсы ввода-вывода и т.д.). Эти кристаллы затем соединяются на общем субстрате или с помощью промежуточного слоя (интерпозера) в один высокоплотный модуль.