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先進封裝
正在打破企業之間的邊界，一家供應商隱藏的資訊，如今會影響另一家公司的預測結果。
加密和抽象化能夠乾淨利落地保護工藝配方，但兩者都無法告訴接收方工程師，模型在何處會失效。
一個模型可能本身是準確的，卻仍然無法回答所提出的問題——因此，模型的適用邊界本身，也應被視為交付物的一部分。
目標聽起來很簡單——只共享模型，不共享背後的工藝。材料供應商不應該為了讓客戶預測其材料在封裝中的表現，就必須公開專有配方；代工廠也不應該為了提供芯粒（chiplet）的可用模型，就交出自己的工藝配方。但先進封裝正讓這種分離變得越來越難以維持。
多年來，工程師們主要通過數據手冊、設計規則和認證規範，在不同公司之間傳遞所需資訊，而製造層面的知識則始終留在供應商手中。只要各個部件能夠獨立運作，這種安排就能維持下去。但如今，一家公司內部保留的資訊，會直接影響封裝中另一部分完成裝配後的表現。工藝本身或許依然歸屬於供應商，但其產生的後果已經不再止步於工廠大門之內。
「關於這一難題已經有了一些初步探索，但問題在於：如何在企業之間插入一層『隔膜』，讓雙方能共享一定量的數據，卻不是全部數據？」PDF Solutions公司Exensio測試運營產品管理總監Greg Prewitt說道。「是要做混淆處理嗎？還是做歸一化處理？到底該共享多少資訊，才能讓雙方團隊在不觸及彼此專有智慧財產權的前提下解決問題？」
難點在於決定這層「隔膜」應該讓哪些資訊通過。隱藏得太少，供應商就會泄露多年積累的工藝知識；隱藏得太多，模型可能就會丟失工程師在另一端做出有用預測所需的行為特徵、變化規律或適用極限。這就留下了一個更棘手的問題——在模型內部，究竟能隱藏多少內容，才不會把預測真正需要的資訊也一併掩蓋？
材料領域以最簡單的形式展現了這一問題。工程師可能需要知道材料如何隨溫度變化、基板是否會因翹曲而影響裝配，或者工藝變化如何傳導至電氣性能表現——但這些都不需要依賴產生這些行為的專有細節。客戶不需要材料公司的配方就能對材料行為建模，但數據手冊上幾個固定數值可能也遠遠不夠。
「雖然專有配方不能公開，但針對目標應用相關條件範圍內的材料特性表徵，可以更全面地呈現材料行為，使模型更好地反映真實世界情況，從而提高預測準確性。」Brewer Science公司高級研究員兼團隊負責人Hanlin Chen說道。「如果數字孿生模型只使用固定不變的單一數值作為材料輸入，就必然會低估真實世界中的風險。」
數據交接的挑戰
對更精細模型的需求之所以不斷增長，是因為先進封裝將多個在不同環境中積累了各自工程歷史的部件整合到了一起。這些部件在到達系統之前，可能要經過多家公司之手，但等到封裝完成時，往往沒有任何一家公司掌握完整的歷史資訊。
「先進封裝依賴於高度協同的供應鏈。」Amkor公司全球工廠資訊技術與自動化副總裁Joon Ahn表示。「晶片、基板、材料和設計資訊，是由多方合作夥伴共同提供的。每一位參與者都擁有自身在價值鏈中獨特的專業知識與相關數據。」
一旦設計流程需要在一切尚未完成製造前獲取製造資訊，這種分散的所有權結構就會成為問題。工藝本身可以留在一家公司內部，但其行為特徵必須以足夠可用的形式，在其他地方被使用。
傳遞到下一位工程師手中的資訊，通常足以描述該部件的設計狀態，但未必足以說明其在裝配完成後的實際表現。標稱尺寸以及基本的電氣或材料特性相對容易傳遞；而生產過程中的實際波動以及這些數據背後的歷史資訊，則很難隨之一同傳遞。
「我認為我們不需要完全透明的數據才能構建起連貫的數字主線。」ASE公司企業研發副總裁CP Hung說道。「我們真正需要的，是一種可信賴的方式，共享足夠的資訊，以支持下一個工程決策的制定。」
但這並不意味著上游的每一個細節都必須納入模型。有些資訊可以在不影響預測結果的情況下省略，而另一些資訊則只有在封裝其他部分暴露出其影響時才變得重要。例如，某個芯粒的熱響應數據可能足以支撐某項分析，但工藝波動可能以下游模型無法察覺的方式改變這一熱響應結果。
因此，問題的核心並不單純在於能共享多少資訊，而在於在隱藏工藝本身之後，哪些資訊仍然至關重要。一個能夠保留正確行為特徵的模型，可以在不泄露背後配方的前提下發揮作用。但如果隱藏了錯誤的內容，不確定性就會從模型中消失——儘管它在實際封裝中從未真正消失過。
模型能隱藏多少物理資訊？
降階模型和代理模型以不同的方式解決著類似的計算難題。降階模型是對高保真物理表徵的簡化，而代理模型則是在採樣後的設計或工藝空間上對行為進行近似擬合。兩者都能讓分析在實際運行成本過高時變得可行，但運行速度更快並不意味著它們就更值得信賴。
「如果用來構建代理模型的仿真數據是準確的，那麼代理模型就是可信的。」Silvaco公司AI製造業務高級副總裁兼總經理Eric Guichard說道。「而要讓仿真數據準確且具備預測能力，用於生成這些數據的物理模型必須經過校準。而校準只能依據實驗數據來完成。這些實驗數據通常是可獲取的，且並非專有資訊。物理模型校準只是問題的一部分，另一部分則是對詳細工藝配方的掌握。」
這個問題由此分裂成兩類截然不同的資訊。實驗測量數據能夠為模型校準提供必要證據，而無需過多暴露工藝本身的資訊；但要構建一個具有預測能力的表徵模型，可能仍然需要供應商絕不會直接提供給客戶的細節資訊。
使這一切得以實現的關鍵，在於「構建模型」與「使用模型」之間存在的不對稱性。負責構建模型的機構，可能需要充分了解工藝本身，以明確其行為背後的原因；而使用模型的工程師，可能只需要獲得其行為表現即可。例如，一個基板模型或許可以公開厚度、材料響應以及工藝波動所產生的影響，而無需透露供應商究竟是如何在製造過程中實現這些特性的。
「如果代理模型只向用戶開放部分關鍵參數，我們就可以合理地認為專有工藝細節得到了保護。」Guichard說道。
配方本身並沒有消失，只是轉移到了模型邊界之後。但這只是把披露問題轉移了位置，並沒有真正解決它，因為模型構建方本身，仍然需要獲取供應商極力保護的那些資訊。
「詳細工藝配方的獲取，實際上才是真正的挑戰所在。」Guichard補充道。
加密技術保護專有數據
加密技術提供了一種將「有用行為」與「專有實現方式」分離開來的方法。Synopsys公司的高頻結構仿真器（HFSS）支持加密電磁模型，部件供應商可以藉此將模型提供給客戶用於其自身的仿真，而無需暴露底層的幾何結構和材料資訊。
「這些加密模型解決了一個重大但並非技術層面的難題——如何在不泄露商業機密的前提下，與客戶共享電子部件的仿真模型。」Synopsys公司產品管理總監Lang Lin說道。
加密技術乾淨利落地解決了資訊披露的問題。接收模型的工程師可以使用該模型，卻無法獲取被封裝在其中的資訊。但加密技術無法告訴這位工程師的是：該模型對於當前所要解決的問題，是否依然適用。
「這一直是仿真領域普遍存在的核心關切之一。」Lin說道。「模型究竟與真實情況的匹配程度如何？」
一個模型可能在安全性上無懈可擊，卻仍然不適用於其當前被使用的具體條件。如果模型是圍繞某一特定封裝或工藝窗口構建的，那麼即便設計早已超出那些條件，其輸出結果在數值上依然可能顯得精確無誤。加密技術會讓這一問題更難被察覺，因為用戶無法窺視模型內部，判斷原始假設在何處已經不再成立。智慧財產權可以得到完美保護，而工程決策卻可能因此出錯。
因此，模型共享還需要在加密模型本身之外提供額外資訊。接收方或許不需要了解模型內部的運作機制，但仍然需要知道在哪些條件下，這個模型才是可信的。
模型何時會失效
材料領域能更直觀地展現這一問題。一份數據手冊可能完全準確，卻只描述了材料生命周期中的某一個瞬間。一旦該材料經過固化、裝配並投入使用，用於構建模型的那些特性參數可能就會開始發生變化。
「數據手冊給出的只是一個瞬時快照——熱膨脹係數（CTE）、模量、粘附力、粘度，都是在某一組條件下、某一時間點測量得到的。」Brewer公司的Chen說道。「機械和熱力學特性會隨固化程度的變化而變化，交聯密度可能在工藝完成後仍持續演變，而粘附強度則高度依賴於具體的粘接界面。熱膨脹係數也會發生變化，尤其是在接近聚合物玻璃化轉變溫度（Tg）的溫度區間內。如果把這些參數中的任何一個當作固定不變的單一數值來處理，就會在仿真結果與實際晶片表現之間產生大量偏差。」
供應商不必為了說明這種行為特徵而公開配方資訊。真正需要在資訊傳遞中保留下來的，是足以展示材料在封裝可能遇到的各種條件下如何變化的資訊。某個標稱值在設計空間的某一點上或許是適用的，但放到其他地方就可能產生誤導。
代理模型讓這種「適用性」問題變得格外明顯。它們在訓練數據所覆蓋的區域內可以表現得非常精確，而一旦用戶的使用範圍超出這一區域，模型依然可能給出一個看似合理的答案。這並不意味著模型此時就失效了——而是它被問了一個其底層數據從未被設計來回答的問題。
「基本原理是：代理模型在訓練數據所代表的區域內進行插值時是可靠的，而在超出該區域進行外推時，可靠性就會下降。」Guichard說道。
問題在於，輸出結果本身通常不會標註出這種「越界」的發生。一個來自訓練區域之外的數值，看起來可能與來自訓練區域內部的數值一模一樣。
因此，一個有用的「黑箱」模型，必須配有一道清晰可見的適用邊界。配方本身可以繼續隱藏，但確定模型適用範圍的條件卻不能隱藏。使用模型的工程師需要知道，當所提出的問題已經超出模型真正掌握的範圍時，自己該如何察覺。模型的構建方必須讓這一適用範圍變得可見，而使用方也必須真正遵守這一邊界。
接口處的複雜性
在接口處，問題會變得更加棘手，因為智慧財產權的邊界，往往恰好落在兩個獨立構建的模型必須開始描述同一物理行為的地方。
一個材料、基板或晶片模型，可能對其供應商所預設的條件而言是完全有效的。但當這些模型被組合在一起、而它們背後的假設又彼此不一致時，麻煩就開始出現了。一個模型可能將某個溫度、幾何結構或其他條件視為固定不變，而另一個模型則允許該條件發生變化。
「挑戰在於，數據往往以不同的格式呈現，具有不同的詳細程度，背後也隱含著不同的假設前提。」ASE公司的Hung說道。「舉例來說，一個材料特性參數，只有在我們知道它如何隨溫度、濕度、時間以及工藝歷史而變化時，才真正具有意義。一個元件模型，可能單獨運行時表現完美，卻無法充分說明它一旦被集成到整個封裝中之後會發生什麼。」
一旦封裝完成裝配，這些假設之間的差異就會變得更加難以區分。晶片產生的熱量會穿過周圍的結構傳導開來，由此產生的溫度變化又會在裝配體的其他部位改變材料行為和機械應力。這些模型或許是各自獨立構建的，但封裝體本身並不是按這種割裂的方式運作的。
「真正的挑戰，並不僅僅是把數據從一家公司傳遞到另一家公司，」Hung說道，「而是要確保這些數據所承載的物理意義，在傳遞過程中不會丟失。」
熱學分析清晰地展示了這一資訊問題會多麼迅速地蔓延開來。基板和中介層的數據可能已存在於上游環節，但下游設計流程需要以一種能夠與封裝體其餘部分相結合的形式來獲取這些數據。
「當我們談論熱學問題時，涉及的不僅僅是晶片本身，」Synopsys公司產品管理高級總監Amlendu Shekhar Choubey表示，「這是一個集成化的問題，你需要整個堆疊結構的數據。」
但即便擁有了所有的拼圖碎片，也不能保證它們能夠嚴絲合縫地拼接在一起。一家供應商可能是在某一組條件下對其行為進行表徵的，而接口另一側的模型，則可能基於另一組假設。即便是同一個標稱參數，如果測量時的溫度不同、源自不同的工藝狀態，或是針對不同的工作範圍而設定的，其所代表的實際含義也可能截然不同。
真正棘手的問題，並不在於讓更多的數據跨越接口完成傳遞，而在於這種傳遞過程必須保留足夠多的背景假設，讓接收方的模型知道該如何正確使用這些數據——否則，每一個模型單獨來看都可能是正確的，而它們共同描述的整個封裝體，卻可能是錯誤的。
模型需要承載什麼
模型本身，正在變成企業之間的一種工程契約。一方並不承諾公開其工藝的運作原理，而是承諾充分描述該工藝所產生的行為效果，讓另一位工程師能夠在一組雙方認可的條件範圍內使用這一結果。只要模型能夠準確呈現下游工程師真正需要的行為特徵，配方、工藝或實現方式本身就可以繼續保持隱藏。而接收模型的工程師，仍然需要清楚地知道，這究竟是一份怎樣的承諾。
「不確定性和模型的有效性，必須與模型本身一同傳遞。」Synopsys公司3D-IC產品管理高級總監Kenneth Larsen說道。「僅僅交換幾何結構、材料特性或仿真結果是遠遠不夠的。每一個模型，還必須承載決定其是否可信的上下文資訊——數據來源於何處，是如何測量或校準的，依據了哪些假設，適用範圍是什麼，以及該模型是用來支持哪些決策的。」
當模型經過抽象化處理或加密保護時，這種背景資訊就顯得尤為重要。一個適用於架構探索階段的模型，未必能在最終收斂階段被信賴；而在某一特定工藝窗口內構建的代理模型，也不會在封裝方案發生變化後，自動繼續保持其預測能力。輸出結果本身，並不會向工程師提示原有的適用前提已經不再成立。
現實可行的解決方案，並不是要求一切資訊都變得透明可見，而是要讓模型的有效行為範圍及其適用邊界變得足夠清晰，使接收方能夠自行判斷該模型是否適用於當前場景。
供應商之間的邊界不會消失，這些邊界背後所蘊含的工藝競爭價值也同樣不會消失。在許多情況下，正是這些專有細節，才是客戶最初選擇該供應商的根本原因。真正發生變化的，是有多少工程資訊可以止步於這道邊界之前。傳統的「黑箱」模式可以同時隱藏工藝本身及其絕大部分行為特徵，因為客戶通常只需要一份規格說明書即可。而在高度緊密耦合的封裝體系中共享的模型，則必須在隱藏配方的同時，充分展現其帶來的後果，以便讓另一方能夠據此做出站得住腳的決策。
結語
多年以來，「黑箱」模式一直是一種行之有效的折中方案。供應商可以保護其製造工藝不被外泄，客戶則可以依據規格說明書來進行設計，而雙方之間通常存在足夠的餘量，可以吸收彼此都無法看見的那部分不確定性。如今，先進封裝正在不斷壓縮這種餘量，因為一個部件的行為表現，越來越依賴於它在與另一個部件相遇之前所經歷的一切。
這並不意味著專有工藝知識的價值會因此降低。恰恰相反，隨著封裝體對材料、裝配方法以及製造工藝窗口提出越來越契合特定架構的定製化要求，這些工藝本身的價值可能反而會進一步提升。但如今，模型必須承載一些舊式規格說明書往往未能涵蓋的內容——關於那個被隱藏的工藝究竟會產生怎樣的效果、這種行為表現會在何處發生變化，以及這種表徵何時將不再值得信賴的充分證據。
最終能在這一領域勝出的企業，大概率不會是那些共享資訊最多的公司，而會是那些能夠將專有工藝知識轉化為模型、讓其他工程師得以使用、卻又無法據此反推出底層細節的企業。配方可以繼續保密，但它所帶來的後果，卻無法被掩蓋。
