介绍
随着对更强大、更紧凑、更节能的电子系统的需求不断上升，传统的单芯片解决方案往往已不再适用。 这导致越来越多地采用多芯片模块 （MCM） 先进的封装技术，将多个集成电路 （IC） 和无源元件集成到一个紧凑的封装中。 MCM 用于从航空航天和电信到消费电子产品和数据中心的一系列应用，可实现更高的性能、更小的外形尺寸和更高的电气效率，使其成为下一代电子产品中必不可少的。
什么是多芯片模块 （MCM）？ 多芯片模块 （MCM） 是一种电子组件，其中多个 集成电路（裸片） 封装在单个外壳或基板中。 这些芯片可能提供不同的功能，例如处理器、内存和模拟组件，并作为单个系统协同工作。 MCM 可以被视为 片上系统 （SoC） 和传统基于电路板的系统之间的中间地带，提供比 PCB 级设计更好的集成，同时避免了单片 SoC 的极端设计复杂性。
关键组件和结构 MCM 通常包括： • 安装在单个基板上的多个裸片 • 互连（ 通过引线键合、倒装芯片或硅通孔） • 无源元件 （电容器、电阻器等） • 散热元件 （导热垫或散热器） • 封装以防止环境因素的影响
MCM 的类型 一. MCM-L （Laminate-based） 使用类似 PCB 的基板; 成本效益高，适用于消费电子产品。 二. MCM-C （陶瓷基） 采用陶瓷基板，非常适合航空航天和军事等高可靠性环境。 三. MCM-D（基于沉积） 在基板上直接实现薄膜沉积互连; 为高速和射频应用提供出色的性能。
多芯片模块的优势 ✅ 尺寸和重量减轻 通过将多个晶片集成到单个封装中，MCM 大大减小了系统尺寸，是便携式和嵌入式应用的理想选择。 ✅ 改进的性能 芯片之间的互连时间更短，寄生电容和电感更低，从而提高了速度和信号完整性。 ✅ 更低的功耗 由于缩短了信号传输距离和优化了功率分配，因此功率效率更高。 ✅ 定制和灵活性 MCM 可以组合使用不同技术（例如数字、模拟、RF）制造的芯片，从而提供更大的设计自由度。 ✅ 更高的可靠性 集成封装最大限度地减少了焊点和连接器，提高了可靠性和对环境压力的抵抗力。
多芯片模块的应用 • 航空航天与国防：雷达系统、制导控制和通信模块 • 电信：高速收发器、基站模块和光纤网络 • 消费电子产品：智能手机、平板电脑和可穿戴设备 • 医疗设备：植入式电子设备和紧凑型诊断工具 • 数据中心：高性能计算 （HPC）、服务器处理器和内存模块 • 汽车：高级驾驶辅助系统 （ADAS）、信息娱乐和动力总成控制
市场展望 全球多芯片模块市场预计将显着增长，预计 2024 年至 2032 年的复合年增长率为 6.8%。 2023 年市场规模约为 156 亿美元，预计到 2032 年将达到 275 亿美元。 增长动力： • 消费电子和物联网的小型化趋势 • 对高性能计算的需求不断增长 • 5G 和支持 AI 的系统的增长 • 电动汽车和自动驾驶汽车中的半导体含量增加
挑战 尽管具有优势，但 MCM 仍面临一些显著的挑战： • 热管理：将多个高功率芯片紧密封装需要先进的冷却技术。 • 测试和良率：一个芯片的故障可能会损害整个模块，这使得测试和分箱变得至关重要。 • 复杂的设计和组装：异构芯片的集成和互连涉及高制造精度和成本。 • 标准化：缺乏通用设计和测试标准会使大规模部署复杂化。
MCM 市场的主要参与者 • 英特尔公司 • Advanced Micro Devices （AMD） • TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) • 博通公司 • 高通技术公司 • NVIDIA 公司 • Teledyne Technologies • 京瓷公司 这些公司正在积极投资于小芯片架构、异构集成和先进封装，以引领 MCM 创新的下一阶段。 结论 多芯片模块 （MCM） 是满足现代电子系统需求的强大解决方案。 通过将多种功能组合到一个紧凑的高性能封装中，MCM 弥合了集成度和灵活性之间的差距。 随着各行各业朝着更小、更快、更节能的设备发展，MCM 将成为半导体和电子领域越来越重要的一部分。
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