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近日，國家知識產(chǎn)權局官網(wǎng)公開(kāi)的信息顯示，華為技術(shù)有限公司公開(kāi)了“一種芯片堆疊封裝及終端設備”專(zhuān)利。

據摘要顯示，本公開(kāi)涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，其能夠在保證供電需求的同時(shí)，解決因采用硅通孔技術(shù)而導致的成本高的問(wèn)題。

（截圖自國家專(zhuān)利局）

（截圖自國家專(zhuān)利局）

專(zhuān)利文件顯示，該芯片堆疊封裝包括：

設置于首根走線(xiàn)結構 （10） 和第二走線(xiàn)結構 （20） 之間的首根芯片 （101） 和第二芯片 （102）；

所述首根芯片 （101） 的有源面 （S1） 面向所述第二芯片 （102） 的有源面 （S2）；

首根芯片 （101） 的有源面 （S1） 包括首根交疊區域 （A1） 和首根非交疊區域 （C1），第二芯片 （102） 的有源面 （S2） 包括第二交疊區域 （A2） 和第二非交疊區域 （C2）；

首根交疊區域 （A1） 與第二交疊區域 （A2） 交疊，首根交疊區域 （A1） 和第二交疊區域 （A2） 連接；

首根非交疊區域 （C1） 與第二走線(xiàn)結構 （20） 連接；

第二非交疊區域 （C2） 與首根走線(xiàn)結構 （10） 連接。

所謂的芯片堆疊技術(shù)究竟是什么？

“芯片堆疊”技術(shù)近段時(shí)間經(jīng)常聽(tīng)到，在前段時(shí)間蘋(píng)果舉行線(xiàn)上發(fā)布會(huì )時(shí)，推出了號稱(chēng)“史上最強”的Apple M1 ultra，這就是一種采用堆疊思路設計的芯片。

M1 ultra將兩枚M1 Max中隱藏的芯片間互連模塊（die－to－die connector）通過(guò)技術(shù)手段整合在一起，蘋(píng)果將其稱(chēng)之為“Ultra Fusion”架構，擁有1萬(wàn)多個(gè)信號點(diǎn)，互連帶寬高達2．5TB／s，而且延遲、功耗都非常低。

通過(guò)這種方式組合而成的M1 Ultra，規格基本上是M1 Max的翻倍。同樣是采用了5nm制造工藝，但M1 Ultra的晶體管數量卻高達1140億個(gè)，統一內存高達到128GB，總帶寬800GB／s。

那么所謂的芯片堆疊技術(shù)究竟是什么？據了解，堆疊技術(shù)也可以叫做3D堆疊技術(shù)，是利用堆疊技術(shù)或通過(guò)互連和其他微加工技術(shù)在芯片或結構的Z軸方向上形成三維集成，信號連接以及晶圓級，芯片級和硅蓋封裝具有不同的功能。針對包裝和可靠性技術(shù)的三維堆疊處理技術(shù)。

該技術(shù)用于微系統集成，是在片上系統（SOC）和多芯片模塊（MCM）之后開(kāi)發(fā)的先進(jìn)的系統級封裝制造技術(shù)。 在傳統的SiP封裝系統中，任何芯片堆棧都可以稱(chēng)為3D，因為在Z軸上功能和信號都有擴展，無(wú)論堆棧位于IC內部還是外部。

目前，3D芯片技術(shù)的類(lèi)別包括：基于芯片堆疊的3D技術(shù)，基于有源TSV的3D技術(shù)，基于無(wú)源TSV的3D技術(shù)，以及基于芯片制造的3D技術(shù)。

筆者注意到，去年華為就曾被曝出“雙芯疊加”專(zhuān)利，這種方式可以讓14nm芯片經(jīng)過(guò)優(yōu)化后比肩7nm性能。但當時(shí)曝光的這種通過(guò)堆疊的方式與蘋(píng)果的“Ultra Fusion”架構還是有所不同。也許有很多人理解雙芯片堆疊是指將兩顆獨立芯片進(jìn)行物理堆疊的方式去實(shí)現性能突破，其實(shí)這是非常嚴重的錯誤，如果單單依靠物理堆疊，那么會(huì )有非常多的弊端無(wú)法解決，例如兼容性，穩定性，發(fā)熱控制這些都是沒(méi)法通過(guò)物理堆疊來(lái)解決問(wèn)題的，在設計思路上面就會(huì )走上歧路，得不償失也毫無(wú)意義。

雙芯疊加層級運用于設計和生產(chǎn)初期，也就是說(shuō)在設計過(guò)程中將原來(lái)的一顆芯片設計成雙層芯片然后利用自己獨特的技術(shù)，來(lái)將這兩層芯片封裝在一顆芯片中，通過(guò)同步信號方式與一些其他方法就可以激活雙層芯片共同發(fā)力，從而實(shí)現芯片性能突破。所以說(shuō)一個(gè)物理層堆疊，一個(gè)設計之初就開(kāi)始改變設計思路，這是完全不同的兩個(gè)方式。

因此雖然同樣是指雙芯片組合成單個(gè)主芯片，但蘋(píng)果與華為可以說(shuō)是兩種截然不同的方式。無(wú)論如何，雙芯片組合帶來(lái)的結果必然是1＋1＞1，但不等于2。

當然，無(wú)論是華為的雙芯疊加技術(shù)還是蘋(píng)果的Ultra Fusion架構，在當前芯片工藝水平發(fā)展接近極限的情況下，“雙芯堆疊”設計的方式不失為一種好的選擇。理論上來(lái)說(shuō)，兩顆芯片可以將任務(wù)分工處理，形成更強的運行效率，而其中重點(diǎn)所需要解決的，無(wú)非就是功耗、信號同步、數據流協(xié)同處理等方面的問(wèn)題。

在前不久舉辦的華為2021年業(yè)績(jì)發(fā)布會(huì )上，華為輪值董事長(cháng)郭平表態(tài)稱(chēng)，未來(lái)華為可能會(huì )采用多核結構的芯片設計方案，以提升性能。同時(shí)，采用面積換性能，用堆疊換性能，使得不那么先進(jìn)的工藝也能持續讓華為在未來(lái)的產(chǎn)品里面，能夠具有競爭力。

在去年12月，華為公司還投資6億元成立了一家電子制造的全資子——華為精密制造有限公司，經(jīng)營(yíng)范圍為光通信設備制造，光電子器件制造，電子元器件制造和半導體分立器件制造。當時(shí)就有內部人士稱(chēng)，該公司具備一定規模的量產(chǎn)和小批量試制（能力），但主要用于滿(mǎn)足自有產(chǎn)品的系統集成需求?！安簧a(chǎn)芯片，主要是部分核心器件、模組、部件的精密制造?！蓖瑫r(shí)，經(jīng)營(yíng)范圍中提及的“半導體分立器件“主要是分立器件的封裝、測試。如此來(lái)看，華為對于芯片堆疊路線(xiàn)早有清晰的規劃，沒(méi)準已經(jīng)投入制造環(huán)節。

此外，從華為將海思列為了一級部門(mén)的重大業(yè)務(wù)架構調整來(lái)看，這預示著(zhù)其戰略重心的重新配置。在過(guò)去相當長(cháng)的一段時(shí)間里，海思只是華為2012實(shí)驗室下面的一個(gè)部門(mén)，在高端的產(chǎn)品也都是自用?，F在，華為將海思列為一級業(yè)務(wù)部門(mén)，在很大程度上預示著(zhù)，未來(lái)華為的芯片產(chǎn)品，將從“部分商用”調整為“全面商用”，華為也將繼續加大在芯片領(lǐng)域的人才投入和技術(shù)投入。