chiplet

Un chiplet es un circuito integrado discreto (dado) que funciona como un componente dentro de un módulo multichip. En lugar de fabricar un solo chip monolítico, los fabricantes dividen la funcionalidad entre dos o más chiplets más pequeños montados en un sustrato o interponedor común. Cada chiplet maneja un subsistema específico, ya sea procesamiento, memoria, conversión analógica o gestión de energía. Los chiplets se unen al sustrato mediante protuberancias de soldadura, uniones de alambre o tecnologías de interconexión directa de chiplet a chiplet.

En los equipos de generación de energía y gestión de redes, los chiplets permiten el diseño modular de la electrónica de control. Un solo módulo podría contener un chiplet de procesador, un chiplet de controlador de puerta, un chiplet de interfaz de sensor analógico y chiplets de comunicación aislados, todos comunicándose a través de interconexiones de alta velocidad en el interponedor. Este enfoque permite a los ingenieros mezclar chiplets fabricados en diferentes nodos de proceso dentro de un módulo, utilizando nodos más antiguos para circuitos analógicos y nodos más nuevos para lógica digital, sin rediseñar todo junto.

La ventaja económica radica en el rendimiento y el costo por unidad de funcionalidad. Un chip monolítico grande corre el riesgo de una pérdida total si aparece un solo defecto durante la fabricación. Los chiplets más pequeños tienen tasas de rendimiento individualmente más altas, y un defecto en un chiplet no inutiliza a los demás. Para la electrónica de grado de utilidad de alto volumen, esto se traduce en menores tasas de desecho y un tiempo más rápido para la producción en volumen. Los chiplets también permiten a los fabricantes utilizar diseños probados y reutilizarlos en familias de productos.

Desafíos en la integración de chiplets

La principal desventaja es la complejidad en la interconexión y las pruebas. Los chiplets deben comunicarse a través del sustrato interponedor, y la integridad de la señal en estas interfaces exige un control cuidadoso de la impedancia y una gestión térmica. El grosor del sustrato, la densidad de enrutamiento y el tipo de conexión de chiplet a sustrato (micro-protuberancias, vías pasantes de silicio si se usan, o protuberancias de soldadura estándar) afectan el rendimiento. Las pruebas se vuelven más complejas porque cada chiplet debe probarse de forma aislada y luego nuevamente como parte del módulo ensamblado.

El término chiplet ganó popularidad a medida que el encapsulado avanzado se volvió rentable para aplicaciones de alta fiabilidad. En la electrónica de potencia a escala de utilidad, los inversores y los transformadores de estado sólido utilizan cada vez más módulos basados en chiplets porque el diseño modular se adapta al estrés térmico, simplifica la calificación y permite actualizaciones tecnológicas incrementales. El propio sustrato interponedor puede ser orgánico, cerámico o de silicio, dependiendo de los requisitos térmicos y eléctricos de la aplicación y del voltaje y la frecuencia de operación del módulo.