小晶片（chiplet）是什麼？一顆大晶片為什麼要拆成好幾顆小的

小晶片（chiplet）就是把原本要做成一顆的大晶片，拆成幾顆比較小的晶片，各自做、各自先測過，再並排或疊起來，包進同一個封裝（晶片外面那層保護、接線用的外殼）裡，用起來像一顆。英文 chiplet 的 -let，是「小」的意思；整顆做在一起的晶片，英文叫 monolithic。新聞說的「先進封裝」，很多時候就是在拼小晶片。

為什麼要拆開，拆了又怎麼拼回去？這篇從頭說。

一顆大晶片，為什麼要拆成好幾顆？

主要有三個理由。

一個缺陷，只毀掉一小顆

一片晶圓上總會落下一些看不見的缺陷，砸中哪一顆，哪一顆就壞。晶片越大，越容易被砸中，良率就越低（新聞說的「良率」那一篇用烤餅乾講過）。

一顆大晶片上落了一個缺陷，整顆常常就得丟掉。拆成四顆小的，同一個缺陷只會砸中其中一顆：丟掉那一小顆就好，另外三顆還是好的，可以跟別處好的小晶片湊成一組。

大晶片還有一個上限：曝光機一次只印得了一格，晶片很難做得比一格大，要放進更多東西，多半就得拆開再拼（新聞說的「先進封裝」那一篇講過）。

每一塊，用最適合它的那一代作法

一顆晶片只能用同一代的作法做；拆成小晶片，負責運算的那一顆就能用最新一代，負責跟外面溝通、處理類比訊號的那幾顆，換成新一代也小不了多少，改用舊幾代、便宜又穩定的作法，錢花在最需要的地方（新聞說的「先進封裝」那一篇講過；舊幾代的作法見新聞說的「成熟製程」）。

同一顆小晶片，可以組成不同的產品

小晶片像積木。同一款運算的小晶片，放得少是小一點的產品，放得多是大一點的產品；負責對外溝通的那一顆，好幾種產品可以共用。

設計一顆晶片、做一套光罩，都很花錢（晶片為什麼這麼貴？）。同一顆小晶片用在越多產品上，每一種分攤的就越少；做好、驗證過的，下一個產品也能直接拿來用。

一步一步：小晶片怎麼拆、怎麼拼回去？

第 1 步：把設計切成幾塊

• 做什麼：設計晶片的時候，先決定哪些功能放在同一顆，例如運算一顆、對外溝通一顆。
• 為什麼：每切一刀，原本晶片裡的一段線，就變成兩顆小晶片之間的路；切在彼此傳的資料比較少、沒那麼趕時間的地方最好。
• 不這樣會怎樣：切在資料來來回回最多的地方，路上就塞車，整顆變慢、耗電也變多。

第 2 步：每一塊各自做、各自先測

• 做什麼：每一塊在晶圓廠各自做好；還在晶圓上的時候，就用探針卡把每一顆都針測一遍，只挑好的往下送（晶片怎麼測試？）。
• 為什麼：一個封裝裡只要有一顆是壞的，整組常常就不能用，其他好的也跟著浪費。
• 不這樣會怎樣：壞的混進去，拼好了才發現，連那幾顆好的和封裝的錢一起賠掉。

小晶片之間的接點又小又密，針不一定扎得到每一個，所以設計時常另外留一些給針扎的接點，或在晶片裡放幫忙自我檢查的電路。

第 3 步：把好的並排或疊起來，接得很密

• 做什麼：把挑出來的好的小晶片，並排放在一塊有很細線路的薄片上，或直接疊起來，中間用又多、又細、又短的線接通。
• 為什麼：小晶片之間要不停傳資料。線越短、越多，送得越快、越省電，用起來才像一顆。
• 不這樣會怎樣：像傳統那樣各自包好、隔著電路板接，路長、線少，拆開省下的錢，都被變慢的速度吃掉。

最密的接法，連焊上去的小凸塊都不用：兩顆晶片表面的銅接點，連同旁邊的絕緣層，對準之後直接貼合，銅對銅接起來，叫混合鍵合。疊起來的晶片怎麼上下接通，可以讀「TSV（矽穿孔）是什麼？」。

第 4 步：拼好之後，整組再測一次

• 做什麼：包好之後，把整組當成一顆晶片，再測一次，也就是成品測試。
• 為什麼：疊、焊、接的時候，可能有一個接點沒接好，或某一顆受了傷；小晶片之間那段路通不通，也要拼好才測得到。
• 不這樣會怎樣：有問題的整組被裝進產品，到使用者手上才壞。包好之後，要把壞的那一顆拆下來換也很難，所以第 2 步才要先把關。

拆開，要付出什麼代價？

• 路長了一點：在同一顆晶片裡，訊號走晶片裡的線就到了；拆開之後，要先走出這一顆、經過封裝裡的線，再走進另一顆。再短、再密，也比在同一顆裡慢一點，每送一個 0 或 1 耗的電也多一點。
• 多了接口的電路：每一顆小晶片上，都要多做一塊專門收送資料的電路，兩邊各一塊。加起來用掉的矽和電，比做成一顆還多。
• 封裝更難、更貴：線要很密、對得很準；好幾顆擠在一起，熱也比較難散；接點又小又密，先測每一顆時也更費工。

所以不是每一種晶片都值得拆。晶片不大、也不需要混用不同代的作法，做成一顆反而簡單、便宜。小晶片跟系統單晶片（SoC）、SiP 怎麼分，可以看「SoC 是什麼？」那一篇的表。

不同人做的小晶片，怎麼接得起來？

兩顆小晶片要互相傳資料，得先講好怎麼接：接點怎麼排、用幾條線、訊號怎麼送、資料用什麼格式。就像插頭和插座要做成同一種形狀，電器才插得進去。

同一家自己做的幾顆，自己講好就行。可是要讓不同人設計、甚至在不同的廠做出來的小晶片拼在一起，就需要一套大家都同意的共同接口。業界這幾年一直在推這樣的共同接口。講好了，以後做一顆大晶片，也許可以像挑零件一樣，挑幾顆現成的小晶片，只自己設計最拿手的那一塊。

在 fab24hr 裡

遊戲裡沒有小晶片。主線「晶片的一生」的助聽器晶片「螢火」，只有一顆晶片：第三幕到了封測廠，它被裝進 SiP 模組，一塊小底板上有這顆晶片和幾顆電阻、電容，用打線接出去。

不過，「先測、只拿好的去包」這件事，遊戲裡看得到。第 10 章「待機電流」，你是測試工程師：螢火第一批量產的晶圓，每一顆晶片都要測一遍；你先看 bin 和晶圓圖，再決定待機電流的上限畫在哪。第 11 章「球掀起來了」，晶圓切開之後，好的晶片才裝進模組；封裝線上的黏晶機，點開說明就寫著：晶圓測試判成壞的，不會被吸起來。在「打工人的一天」當封測廠的封裝製程工程師，早班「崩邊」還要決定：邊上缺了一點的晶片，留不留。

遊戲裡的公司、晶片、人物都是虛構的；小晶片是什麼、為什麼要拆，照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。