集成FPGA和DSP芯粒的异构系统级封装（SiP）和芯片封装清洗的详细介绍

以下是关于集成FPGA和DSP芯粒的异构系统级封装（SiP）的详细介绍，结合技术原理、设计特点及应用前景进行结构化阐述：

一、系统架构与核心组件

1. FPGA与DSP芯粒的协同设计

• FPGA角色：提供灵活的可编程逻辑，负责系统控制、数据预处理及动态任务分配。例如，Arvon系统通过FPGA将矩阵乘法、卷积等通用计算任务卸载至DSP。

• DSP芯粒特性：专为高密度计算优化，半精度浮点运算峰值达4.14 TFLOPS，能效比1.8 TFLOPS/W，适用于神经网络推理、信号处理等场景。

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• 扩展性设计：支持添加模数转换器（ADC）、光学收发器等前端（FE）芯粒，形成完整通信或传感系统。

2. 互连技术

• 嵌入式多芯片互连桥（EMIB）：用于FPGA与DSP之间的2.5D集成，实现低延迟、高带宽通信。例如，Arvon通过EMIB连接FPGA与DSP1（AIB1.0接口，1.536 Tb/s）。

• 高级接口总线（AIB）：AIB2.0接口支持7.68 Tb/s带宽，采用36-µm-pitch微凸块技术，能效达0.10–0.46 pJ/b，Shoreline带宽密度1.024 Tb/s/mm。

• 3D堆叠技术：部分设计采用铜混合键合（如专利CN202411564564.8），通过硅通孔（TSV）实现GPU与FPGA的垂直互联，降低布线延迟。

二、工作负载分配与优化

1. 动态任务映射策略

• 模式1/2：FPGA分别连接单个DSP，处理独立任务（如模式1用于神经网络，模式2用于通信信号处理）。

• 模式3：双DSP并行工作，通过AIB2.0接口共享数据，提升计算密度（如批量归一化加速，减少GPU内存访问次数）。

• 编译工具支持：开发专用编译器自动分配任务至FPGA或DSP，优化资源利用率和能效。

2. 数据流管理

• 芯片间接口设计：DSP芯粒两侧配置AIB接口（东侧24通道，西侧8通道），支持跨芯粒数据传输。

• 低抖动时钟同步：采用环形锁相环（PLL）为DSP集群和接口生成稳定时钟信号，确保系统时序一致性。

三、制造与封装技术

1. 异构集成流程

• 芯粒选择：采用已知良品裸die（KGD）策略，降低封装缺陷率，支持跨供应商芯粒复用。

• 封装工艺：2.5D SiP使用硅中介层（Interposer）实现高密度互连；3D堆叠通过TSV和混合键合技术实现垂直互联。

• 热管理：采用硅基板（Silicon Interposer）增强散热，结合系统级热分析工具优化布局。

2. 关键挑战

• 信号完整性：高带宽接口（如AIB2.0）需解决串扰和反射问题，需通过仿真工具优化布线。

• 成本与良率：芯粒尺寸缩小提升良率，但多工艺节点集成增加设计复杂度。

四、优势与应用前景

1. 技术优势

• 成本效益：相比单片SoC，SiP设计周期缩短30%-50%，NRE成本降低40%。

• 性能提升：AIB2.0接口带宽密度达1.705 Tb/s/mm²，接近单片集成水平。

• 灵活性扩展：支持动态添加芯粒（如ADC、光学模块），适应多样化应用场景。

2. 典型应用场景

• 实时信号处理：FPGA处理高速数据采集，DSP执行FFT、滤波等运算，适用于雷达、医疗成像。

• 自动驾驶：集成传感器处理（FPGA）与AI推理（DSP），满足低延迟需求。

• 通信系统：FPGA实现协议解析，DSP加速基带处理，支持5G/6G大规模MIMO。

五、未来趋势

• 标准化接口：推动AIB、UCIe等开放互连协议，降低跨厂商芯粒集成门槛。

• 异构计算融合：结合GPU、存内计算（PIM）芯粒，构建更高效的AI加速器。

• 工具链创新：开发系统级设计工具，支持从RTL到封装的全流程协同优化。

芯片清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。