為了實現(xiàn)“超越摩爾”，Lux半導(dǎo)體公司已經(jīng)獲得了新的半導(dǎo)體工藝的種子資金，該工藝通過直接將裸晶片連接到薄的互連箔，將更好地集成硅芯片及其主板。這種被稱為“箔上系統(tǒng)”(System-on-Foil，簡稱SoF)的技術(shù)，與傳統(tǒng)的PCB方法相比，具有許多優(yōu)勢，贏得了美國空軍、美國太空部隊、Lockheed風險投資公司和許多其他公司的支持。

著名的摩爾定律雖然多年來一直成立，但現(xiàn)在已經(jīng)逐漸失效。當我們達到晶體管尺寸的下限時，開發(fā)人員正在尋找新技術(shù)來維持物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、智能可穿戴設(shè)備和增強/虛擬現(xiàn)實(AR/VR)的勢頭。

Lux公司不再專注晶體管來維持半導(dǎo)體的增長，而是專注于封裝來有效地實現(xiàn)電路小型化。本文將介紹Lux的SoF技術(shù)，以了解它是如何工作的，以及為什么它準備為大規(guī)模集成電路提供強大的新視角。

更加接近電路板

在傳統(tǒng)的PCB方法中，芯片級設(shè)計被封裝到電路板上，以提供芯片之間的電氣連接。設(shè)計人員可以針對特定系統(tǒng)采用幾種不同的方法，常見的兩種是片上系統(tǒng)(SoC)和封裝系統(tǒng)(SiP)。

SoC和SiP方法都要求裸晶硅在與電路板的其他部分連接之前必須綁定到自己的封裝上。這種方法雖然適用于低密度、低頻和低功耗設(shè)計，但對于需要更好性能的系統(tǒng)往往會出現(xiàn)故障。這就是為什么像Grace Hopper超級芯片這樣的尖端設(shè)備除了強調(diào)純硅性能外，還傾向于強調(diào)互連。

為了解決封裝要求，Lux導(dǎo)體完全不需要專用封裝。通過將裸晶硅直接放置在金屬基板上，可以在更小的整體尺寸上形成高速互連，使芯片級集成更簡單、更可靠。

SoF的新前沿

雖然SoF技術(shù)最終可能會讓所有工程領(lǐng)域都能感受到其帶來的益處，但Lux半導(dǎo)體公司還是將其第一代SoF器件鎖定了一些目標應(yīng)用場景。其中一個應(yīng)用是智能織物和可穿戴設(shè)備，這里設(shè)備的靈活性至關(guān)重要。除了SoF在電氣方面的好處外，該工藝還可以生產(chǎn)出靈活的設(shè)備，使設(shè)計師在將SoF集成到自己的項目時擁有更大的自由度。

SoF技術(shù)的另一個目標應(yīng)用是近地軌道(Low Earth Orbit，簡稱LEO)衛(wèi)星。隨著對衛(wèi)星需求的增長，對完全自主的衛(wèi)星需求也在增長。然而，完全自主需要一定程度的集成，雖然能實現(xiàn)，但會極大地增加衛(wèi)星電子設(shè)備的尺寸。再加上對重輻射屏蔽的需求，這會使自主航天器的發(fā)射成本過高。

雖然SoF技術(shù)本身并沒有提供任何突出的抗輻射能力，但它確實為電子設(shè)備的小型化提供了一種新技術(shù)。因此，SoF是下一代低軌道衛(wèi)星的一個強勁有力的候選者，因為它可以縮小有效載荷的大小和發(fā)射衛(wèi)星的成本。

超越摩爾定律的未來

隨著摩爾定律的失效，設(shè)計師們可能會想：一旦我們無法縮小晶體管尺寸，會發(fā)生什么。雖然可能無法縮小晶體管，但我們?nèi)匀挥锌赡苷业浆F(xiàn)存弱點并開發(fā)出解決方案，正如Lux半導(dǎo)體的SoF技術(shù)那樣。

從硅工藝中吸取經(jīng)驗的PCB制造技術(shù)將允許更密集的PCB ——這對所有工程師都是有益的。Lux半導(dǎo)體的技術(shù)表明了摩爾定律之外創(chuàng)新的可能性（即使開發(fā)人員受困于相同的晶體管密度）。

審核編輯：劉清