chiplet

Un chiplet est un circuit intégré discret (puce) qui fonctionne comme un composant au sein d'un module multi-puces. Plutôt que de fabriquer une seule puce monolithique, les fabricants répartissent les fonctionnalités sur deux ou plusieurs chiplets plus petits montés sur un substrat ou un interposeur commun. Chaque chiplet gère un sous-système spécifique, qu'il s'agisse du traitement, de la mémoire, de la conversion analogique ou de la gestion de l'alimentation. Les chiplets sont liés au substrat à l'aide de billes de soudure, de fils de liaison ou de technologies d'interconnexion directes de chiplet à chiplet.

Dans les équipements de production d'énergie et de gestion de réseau, les chiplets permettent une conception modulaire de l'électronique de commande. Un seul module peut contenir un chiplet de processeur, un chiplet de pilote de grille, un chiplet d'interface de capteur analogique et des chiplets de communication isolés, tous communiquant via des interconnexions à haute vitesse sur l'interposeur. Cette approche permet aux ingénieurs de mélanger des chiplets fabriqués sur différents nœuds de processus au sein d'un même module, en utilisant des nœuds plus anciens pour les circuits analogiques et des nœuds plus récents pour la logique numérique, sans tout redessiner ensemble.

L'avantage économique réside dans le rendement et le coût par unité de fonctionnalité. Une grande puce monolithique risque une perte totale si un seul défaut apparaît pendant la fabrication. Les chiplets plus petits ont des taux de rendement plus élevés individuellement, et un défaut dans un chiplet ne gâche pas les autres. Pour l'électronique de qualité industrielle à grand volume, cela se traduit par des taux de rebut plus faibles et un temps de production en volume plus rapide. Les chiplets permettent également aux fabricants d'utiliser des conceptions éprouvées et de les réutiliser dans différentes familles de produits.

Défis de l'intégration des chiplets

Le principal compromis est la complexité de l'interconnexion et des tests. Les chiplets doivent communiquer via le substrat de l'interposeur, et l'intégrité du signal à ces interfaces exige un contrôle minutieux de l'impédance et une gestion thermique. L'épaisseur du substrat, la densité de routage et le type de connexion chiplet-substrat (micro-bosses, vias traversants en silicium si utilisés, ou billes de soudure standard) affectent tous les performances. Les tests deviennent plus complexes car chaque chiplet doit être testé isolément, puis à nouveau dans le cadre du module assemblé.

Le terme chiplet a gagné en popularité à mesure que l'encapsulation avancée devenait rentable pour les applications à haute fiabilité. Dans l'électronique de puissance à l'échelle des services publics, les onduleurs et les transformateurs statiques utilisent de plus en plus des modules basés sur des chiplets, car la conception modulaire s'adapte aux contraintes thermiques, simplifie la qualification et permet des mises à jour technologiques incrémentielles. Le substrat de l'interposeur lui-même peut être organique, céramique ou en silicium, selon les exigences thermiques et électriques de l'application, ainsi que la tension et la fréquence de fonctionnement du module.