原创探索 FPGA-看看易灵思如何发力系统级封装Sip

 2021-2-1 11:08  3393 17 17 分类: FPGA/CPLD

随着半导体工艺技术的演进，传统的工艺缩进技术遇到了很大的挑战，一方面是随着芯片制程节点越来越先进，从10nm、7nm、5nm到3nm，1nm，芯片研发生产成本持续走高，另一方面，大量物联网芯片并需要这样先进的工艺技术，或者只需要其中的某部分芯片是高级工艺，而其他的部分是传统工艺，例如处理器部分可以需要高级工艺，但是外设、射频、存储、感知部分并不一定需要高级工艺，如何解决这样的矛盾？

SiP（System In a Package系统级封装）技术应运而生，SiP通过先进封装技术，能将多种不同架构、不同工艺节点、甚至来自不同代工厂的器件以2D或者3D形式封装在一颗芯片中。
SIP不仅可以组装多个芯片，还可以作为一个专门的处理器、DRAM、闪存与被动组件结合电阻器和电容器、连接器、天线等，全部安装在同一衬底上上。这意味着，一个完整的功能单位可以建在一个多芯片封装，因此，需要添加少量的外部组件，使其工作。

通过先进封装技术，SiP能将多种不同架构、不同工艺节点、甚至来自不同代工厂的专用硅块或IP块集成在一起，快速实现芯片的推出。所以很多专家指出，目前我们进入了异构集成的时代，这个时代主要封装技术就是SiP。
苹果已经率先采用了这个技术，在其iphone7就开始采用SiP，最新的Airpods pro TWS耳机也大量采用了SiP技术。

在当前复杂的国际情况下，在美国大力封杀中国半导体制造的大背景下，SiP是让中国半导体实现新角度突破的关键。

在12月10日在重庆召开的ICCAD2020上，中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军教授在主题报道上指出，2020年大陆芯片设计公司2218家，同比去年增加438家，增幅为24.6%。全行业销售预计为3819.4亿人民币，同比去年增幅约为23.8%，预计在全球集成电路产品销售收入中占比将接近13%。

虽然中国高端芯片也取得了长足进展，在重点行业中实现了全部或者部分芯片的国产化替代，但仍有很长的一段路需要走。

芯片是中国少数还未突破的高精尖产业之一，在持续的中美贸易枷锁下，虽然近几年在国家的大力推动下取得了不错的进展，但仍旧步履艰难。如在通信领域，美国持续不断的依靠国家力量通过封锁上游设备和原料，封锁EDA和IP使用，扼制华为，扼制海思，视图阻碍5G进步；安防领域也在2019.5.22日将海康威视，大华股份等5家安防相关公司加入实体清单，阻止使用美国技术，芯片和软件。多方面的限制，尤其近日对国内芯片代工厂的封锁，甚至使得国内工艺最先进的中芯国际也无能为力，危机重重。即使随着国内技术的提高，中芯国际做到非全面的7nm工艺，实际与台积电三星仍可能有三代的差距。因此先进的系统级封装技术（System In a Package系统级封装）可能会成为一个不错的选择。而可编程产品平台和技术创新企业易灵思（www.efinixchina.com）愿意在SiP技术方面和更多本土厂商合作，推动本土FPGA创新发展。

易灵思已经在本土FPGA军团中率先推出了16nm FPGA以后，宣布其易构™加速平台 (RAP) 全面可用，除提供先进的FPGA芯片外，也提供SiP系统级封装和内核授权等服务，助力国产芯片实现更快迭代和替换。

易灵思合作伙伴三星电子公司存储器高级解决方案开发部主任 Mr. ChanHo Yoon 表示：

作为易构项目先导合作伙伴之一，我们获得了Quantum 内核IP的授权，并能够验证其所具备的潜力。通过与易灵思的紧密合作，这些内核被成功地移植到我们的 10纳米工艺节点，并与我们的控制器 IP 实现了集成与验证。

易灵思合作伙伴禾川科技股份有限公司 (HCFA) 的工程副总裁鄢鹏飞先生表示：

“我们的业务领域是工业控制和自动化。我们一直期望设计一种高成本效益、小型化、并满足定制化需求的整体解决方案。而过去，市场上没有符合所有这些标准的元器件可供选择。通过将易灵思的裸片与第三方的应用处理器和闪速存储器集成在单个 SiP 封装中，我们的小型化和低功耗的要求便立刻得到了满足。”

电机作为国民经济生产生活所需设备的重要部件，大量地应用于工业机床、机器人、自动化、消费类等设备上。作为生产链条上的重要一环，电机行业的发展与否至关重要。易灵思积极和行业上游芯片厂商合作，发挥FPGA在接口、总线控制方面的优势，结合行业厂商在算法的优势，和合作伙伴共同研发了基于双核RISC-V + FPGA架构SiP，满足市场需求。

中美贸易摩擦给华为芯片市场带来致命打击，除了麒麟等高端芯片的绝版，在海思一统的安防市场上，芯片也是一片缺货涨价之声，Hi3599甚至一度被炒到6000人民币以上，不少公司因为海思的断供面临无法生存的处境！在这种局面下，不少公司公司也在积极需求替换的方案，但碍于芯片研发的长周期，无法快速获得合适的替换芯片，而SiP系统级封装成为一个可以替代的方案，已经被很多厂商接受，易灵思可以提供各个节点FPGA Die，为各类应用提供了全新思路。
基于高端应用，易灵思合作伙伴正在研发基于多核M7，A53，A73等SiP SoC芯片。

2020年易灵思公司已完成4K-120K LEs FPGA全部产品大批量出货，并且数颗芯片均已突破百万级出货，无一片失效反馈。16nm Titanium FPGA采用增强的Quantum架构，使其成为同等面积下集成逻辑单元最大的FPGA芯片。
易灵思已经在芯片硬件，软件，解决方案等完成了良好的生态系统搭建，期待有更多的客户关注易灵思，借助易灵思实现技术创新或芯片替换。公司CEO张少逸先生表示：今天全球正迎接一个FPGA新时代，重新定义人们的思考方式并使用FPGA。艰难的2020年即将结束，我们期待2021年易灵思和全球客户共同创造更美好的未来！