In 1965 formuleerde Intel-medeoprichter Gordon Moore wat later de "Wet van Moore" zou worden. Meer dan een halve eeuw lang lag deze wet aan de basis van gestage verbeteringen in de prestaties van geïntegreerde schakelingen (IC's) en dalende kosten – de basis van moderne digitale technologie. Kortom: het aantal transistors op een chip verdubbelt ongeveer elke twee jaar.
Jarenlang verliep de vooruitgang volgens dat ritme. Nu verandert het beeld. Verdere krimp is moeilijk geworden; de afmetingen van de onderdelen zijn teruggebracht tot slechts enkele nanometers. Ingenieurs lopen tegen fysieke grenzen aan, complexere processtappen en stijgende kosten. Kleinere geometrieën drukken ook de opbrengsten, waardoor massaproductie moeilijker wordt. Het bouwen en exploiteren van een geavanceerde fab vereist enorm veel kapitaal en expertise. Velen beweren daarom dat de Wet van Moore aan kracht verliest.
Deze verschuiving heeft de deur geopend naar een nieuwe aanpak: chiplets.
Een chiplet is een kleine chip met een specifieke functie – in wezen een stukje van wat vroeger één monolithische chip was. Door meerdere chiplets in één behuizing te integreren, kunnen fabrikanten een compleet systeem samenstellen.
In het monolithische tijdperk bevonden alle functies zich op één grote chip, waardoor een defect, waar dan ook, de hele chip kon laten vallen. Met chiplets worden systemen gebouwd met 'known-good die' (KGD), wat de opbrengst en productie-efficiëntie aanzienlijk verbetert.
Heterogene integratie – het combineren van chips die op verschillende procesknooppunten en voor verschillende functies zijn gebouwd – maakt chiplets bijzonder krachtig. Krachtige rekenblokken kunnen de nieuwste knooppunten gebruiken, terwijl geheugen en analoge circuits op volwassen, kosteneffectieve technologieën blijven draaien. Het resultaat: hogere prestaties tegen lagere kosten.
Vooral de auto-industrie is geïnteresseerd. Grote autofabrikanten gebruiken deze technieken om toekomstige SoC's voor in voertuigen te ontwikkelen, met massale toepassing na 2030 als doel. Chiplets stellen hen in staat AI en graphics efficiënter te schalen en tegelijkertijd de opbrengst te verbeteren, wat zowel de prestaties als de functionaliteit van halfgeleiders voor auto's verbetert.
Sommige auto-onderdelen moeten voldoen aan strenge functionele veiligheidsnormen en zijn daarom afhankelijk van oudere, bewezen knooppunten. Moderne systemen zoals geavanceerde rijassistentiesystemen (ADAS) en softwaregedefinieerde voertuigen (SDV's) vereisen daarentegen veel meer rekenkracht. Chiplets overbruggen die kloof: door microcontrollers met een hoge veiligheidsklasse, een groot geheugen en krachtige AI-versnellers te combineren, kunnen fabrikanten SoC's sneller afstemmen op de behoeften van elke autofabrikant.
Deze voordelen reiken verder dan alleen auto's. Chipletarchitecturen verspreiden zich naar AI, telecom en andere domeinen, versnellen innovatie in alle sectoren en worden snel een pijler van de halfgeleiderroadmap.
Chipletintegratie is afhankelijk van compacte, snelle die-to-die-verbindingen. De belangrijkste schakel is de interposer: een tussenlaag, vaak silicium, onder de dies die signalen transporteert, net als een kleine printplaat. Betere interposers zorgen voor een betere koppeling en snellere signaaluitwisseling.
Geavanceerde behuizing verbetert ook de stroomtoevoer. Dichte arrays van kleine metalen verbindingen tussen chips bieden ruime paden voor stroom en data, zelfs in krappe ruimtes, waardoor overdracht met hoge bandbreedte mogelijk is en tegelijkertijd de beperkte behuizingsruimte efficiënt wordt benut.
De gangbare aanpak van vandaag is 2.5D-integratie: het naast elkaar plaatsen van meerdere dies op een interposer. De volgende stap is 3D-integratie, waarbij dies verticaal worden gestapeld met behulp van through-silicon vias (TSV's) voor een nog hogere dichtheid.
De combinatie van modulair chipontwerp (scheiding van functies en circuittypen) met 3D-stapeling levert snellere, kleinere en energiezuinigere halfgeleiders op. Door geheugen en rekenkracht te combineren, ontstaat er enorme bandbreedte voor grote datasets – ideaal voor AI en andere high-performance workloads.
Verticaal stapelen brengt echter uitdagingen met zich mee. Warmte hoopt zich sneller op, wat thermisch beheer en de opbrengst compliceert. Om dit aan te pakken, ontwikkelen onderzoekers nieuwe verpakkingsmethoden die beter omgaan met thermische beperkingen. Desondanks is de dynamiek sterk: de convergentie van chiplets en 3D-integratie wordt algemeen gezien als een disruptief paradigma – klaar om de fakkel over te nemen waar de Wet van Moore ophoudt.
Plaatsingstijd: 15-10-2025