汽车芯片中的先进封装技术的发展现状

题记：成本、散热和整体可靠性可能会决定在何处使用哪些技术。
在处理大量不同类型的数据时，在多种类型的芯片封装在一起时可能有一种封装比其它一种封装要更好一些，但在汽车应用中，尚不清楚如何甚至是否应该将它们封装在一起。
车载电子设备的最大问题是车辆内外的极端温度范围。如果没有足够的冷却，芯片会过早老化，信号会漂移，在某些情况下，芯片可能会停止正常工作。尽管如此，冷却会增加复杂性、成本以及另外一个可能的故障点，这使得这对于汽车制造商和芯片设计人员来说是一个艰难的决定。
赛灵思汽车业务部高级总监WillardTu表示：“无论您看哪里，每个模块都有散热限制，因为每个模块都是封闭封装的。 “他们总是试图把他们塞进奇怪的小地方。一些模块的缺点是它们更容易受到环境热量积聚的影响。 ”
例如，挡风玻璃上的前视摄像头处于特别恶劣的环境中，因为太阳会打在挡风玻璃上。 “这意味着模块本身会自然升温，这不仅来自电子器件内部的热量，还来自外部环境中的条件， ”Tu说。 “无论是热还是冷，温度波动也会给器件的可靠性带来挑战。 ”
靠近发动机使得封装设计特别具有挑战性。 Ansys产品营销总监MarcSwinnen说：“引擎会变热，并且有电源电路。 ”“与此同时，车内还有很多电子设备离发动机不太近，比如信息娱乐系统。此外，自动驾驶电子设备不一定与发动机密切相关，因此特殊的热约束仅适用于电子设备的一个子集。其余部分可以安装在普通的电子外壳中、座椅下方或仪表板中。 ”
虽然这些类型的决定甚至可能不会影响大多数消费电子产品设计团队的关注，但汽车和卡车的使用寿命延长以及车辆中处理的数据量需要一些复杂的设计和冷却技术。问题是，在这种极端条件下，先进芯片设计的历史很短，而且目前最先进的工艺节点或先进封装还没有在汽车中使用。
考虑包含高度信号处理的芯片，例如4D成像雷达或激光雷达。
“在这里，热量始终是一个问题， ”Tu说。 “传统上，业界通过摩尔定律降低到更小的晶体管栅极长度来解决这个问题。在那里，当器件运行时，有功功率始终较低。静态功耗即当设备只是坐着什么都不做时，实际上要高一点，但器件通常大部分时间是“开”的，而不是“关”的。我们只担心当它是一个应用程序时常“开”可能会影响电池的寿命。这是一个令人感兴趣的领域，因为大多数汽车制造商都在增加电池的尺寸。 ”
摩尔定律历来提供了减少热量和更好性能的附带好处，但在每个新工艺节点上，这些好处都在减少。 “并不是每个人都需要将光刻工艺节点从28nm向下移动到16nm ，再到7nm ，再到5nm到3nm ，等等， ”Tu说。 “现在的挑战正变得以成本为导向，这意味着许多公司正在回避转向5nm或3nm工艺节点，因为市场可能不再负担得起它。因此，他们正在寻求以其他方式解决散热问题，并开始着眼于系统级别，而不是缩小芯片规模。 ”
这发挥了FPGA的优势，与传统ASIC相比， FPGA每个时钟周期可以执行更多计算。 “当您查看散热时，最大的贡献者之一是SoC的时钟频率， ”Tu说。 “如果设备以1GHz或2GHz的频率运行，那么这种计算能力就是热的主要发生器。但是在FPGA中，它可以配置为有五个或六个信道，而不是只有一个信道通过。因此对于每个时钟周期，执行五到六条指令。与其让一个CPU或多个CPU在一个时钟频率上运行，不如想象该器件有10或20条专门处理信号的流水线。 ”