高性能封装助力推动集成电路设计理念创新

在过去五十年中，摩尔定律通过晶体管微缩技术推动了集成电路性能的持续提升。然而，随着晶体管微缩面临技术与成本的双重挑战，行业创新特别是在先进封装方面的进展，越来越多地为系统扩展需求的支持和系统成本的降低发挥着关键作用。以2.5D/3D芯片集成封装和高密度系统级封装(SiP)为代表的高性能异质异构集成，正逐渐成为集成电路未来创新的重要发展方向。

长电科技指出，以往对于封装技术的考虑主要集中在电连接、热性能、力学特性及工艺成本等方面，而高性能的封装技术应更综合地从系统层面优化产品的性能、功耗、尺寸、成本、可靠性、开发周期及上市时间。

与此同时，高性能封装的进步也推动了芯片设计方法论的贬新，促发了从设计技术协同优化（Design Technology Co-Optimization, DTCO）到系统技术协同优化（System Technology Co-Optimization, STCO）的理念及实践创新。

协同设计的必然性

高性能封装的一个重要特征在于芯片与封装功能的深度融合。随着高性能封装技术的进步，芯片成品的制造环节与设计及晶圆制造环节已变得密不可分，形成一体化的工作流程。因此，协同设计已成为实现高性能封装的必经之路。

随着集成电路系统复杂性的提升，尤其是在高级封装领域中存在的多尺度交互（芯片、封装、系统），传统基于设计规则的单向设计可制造性（DFM）方法已无法满足行业需求。设计技术协同优化（DTCO）则通过工艺与设计的协调，推动半导体集成电路性能的提升，确保摩尔定律的持续演进。

设计与制程技术的集成优化与架构创新，增强了设计与制造的融合，有效促进了性能、功耗、面积（PPA）的优化、可靠性、制造良率及总体成本的降低。

随着小芯片（Chiplet）及高性能封装技术的发展，业界提出了系统技术协同优化（STCO）这一更为先进的设计开发路径。

STCO：超越摩尔定律

系统技术协同优化（STCO）作为设计技术协同优化（DTCO）之后的又一创新方法，通过高性能小芯片（Chiplet）的集成封装实现了集成电路产品的最优设计变革。

长电科技认为，系统技术协同优化（STCO）在系统层面上执行功能分割与再集成，以先进的高性能封装为基础，通过芯片、封装和系统的协同优化，实现整体系统性能的提升。这一模式推动了芯片开发的核心从器件集成转向微系统集成，促进了产业超越摩尔定律的可能性。

STCO设计方法更加注重系统性能的最优解，在设计过程的早期便开始关注系统分解，将原本单一芯片上的功能拆解至不同的芯粒上，并为每个芯粒选择最合适的技术（如逻辑节点、工艺及材料）进行制造，从而以更低的成本构建微系统的各个组成部分，使它们以更优的性能实现整体系统的突破。

此外，系统技术协同优化还着重于以应用为驱动的发展模式。作为集成电路产业链中最贴近应用端的封装测试环节，STCO鼓励围绕产品性能需求开展中心化工作，推动从系统架构、芯粒设计制造到高性能封装的各个环节的协同优化，最大限度地提供合适的应用产品。