3D-IC与小芯片技术发展现状 - 3D-IC和小芯片技术引发行业兴奋，但技术难度和成本限制其仅被少数公司采用，且这些公司尚未充分体验到异构集成或重用的优势 [1] - 十年前Marvell尝试创建多芯片组合架构以降低功耗和成本，但最终只有极少数公司具备开发能力 [1] - 6G无线通信等特定应用场景适合采用3D-IC技术，可实现天线阵列与处理电路的紧凑集成 [1] 技术驱动因素与挑战 - 摩尔定律显著放缓推动小芯片技术发展，通过封装更多硅片提升性能成为必要选择 [1] - 3D-IC技术优势包括性能提升、功耗降低和设计小型化，应用范围从移动设备延伸至AI、超级计算机和数据中心 [1] - 当前3D-IC使用者主要为垂直整合的大型公司，因其具备全流程设计能力和充足资金支持 [2][4] - 单片SoC面临掩模版限制和良率问题，当芯片尺寸过大时良率下降导致生产不经济 [5] - AI芯片需要更多SRAM但SRAM在5nm节点后停止缩放，3D堆叠可优化缓存层次结构 [6] 技术实现路径 - 3D-IC与PCB缩小的本质区别在于比较基线是单片芯片而非PCB，目标是将单片芯片分解 [4] - HBM成功案例展示将外部组件引入封装的价值，微凸块技术使裸片间通信带宽提升5个数量级 [4] - 不同组件可采用最佳工艺节点，仅将受益部分迁移至新节点，避免全盘重新设计 [6] - 混合键合技术能解决热挑战并提供高连接性/低功耗，但涉及硅片极薄化和精细铜键合 [7] 市场应用与经济性 - 数据中心和AI应用因高性能需求成为3D-IC主要采用者，其他行业仍在等待经济性改善 [7] - 移动客户对3D-IC持观望态度，5nm至2nm节点转换带来的性能提升有限而成本激增 [7] - 采用chiplet设计需多次流片和高额NRE投入，与单片方案相比初期成本门槛更高 [7] 技术瓶颈与创新方向 - HBM仍使用微凸块连接内存，供应商正在开发混合键合方案 [8] - 无PHY架构需晶圆级堆叠实现细粒度互连，但面临背面金属和I/O取出的技术挑战 [8] - 异构堆叠需解决新旧技术节点信号电平差异问题，数字IP集成在旧节点中空间受限 [8] - 芯片重复使用需尺寸匹配否则造成面积浪费，但允许不同制程（如5nm与3nm）组合 [8] 发展前景 - 3D-IC技术目前仍属昂贵选择，主要应用于数据中心AI领域，大众市场普及尚需时日 [9] - 需在接口标准、工具方法等方面取得突破才能超越垂直整合公司的应用范围 [9]