随着半导体制程工艺提升越来越困难,先进技术的重要性则愈发凸显,成为延续的关键。
本文引用地址:Intel就一直在深入研究各种先进技术,部分已经得到广泛应用,比如EMIB、Foveros,部分已经准备就绪,比如Foveros Omni、Foveros Direct。
此前,我们也曾经对这些先进技术进行过深入解读。
现在,Intel通过形象的动图,诠释了几种封装技术的原理和特点。
其实,处理器虽然封装最开始的作用只是防水、防尘和散热,但随着制程技术逐渐逼近物理极限,为了满足越来越高、越来越复杂的算力需求,同时提高能效比,追求可持续发展,先进封装正变得越来越关键。
Intel的先进封装技术,一方面能够提升芯片互连密度,在单个封装中集成更多功能单元,目标是到2030年在单个设备内集成1万亿个晶体管。
另一方面,它们可以满足Intel自家产品、代工客户产品的异构集成需求,让不同供应商、不同工艺打造的芯粒(Chiplet)更好地协同工作,提高灵活性和性能,降低成本和功耗。
一、EMIB
意思是“嵌入式多芯片互连桥接”,原理就像盖四合院,把不同的芯片放在同一块平面上相互连接。
传统的2.5D封装是在芯片和基板间的硅中介层上进行布线,EMIB则是通过一个嵌入基板内部的单独的芯片完成互连,可将芯片互连的凸点间距缩小到45微米,改善设计的简易性,并降低成本。
二、Foveros
3D封装技术,原理上也不复杂,就是在垂直层面上,一层一层地堆叠独立的模块,类似建摩天大楼一样。
就像大厦需要贯通的管道用于供电供水,Foveros通过复杂的TSV硅穿孔技术,实现垂直层面的互连。
Foveros最早用于Lakefiled处理器,目前正在和EMIB联手用于各类产品,最典型的就是Ponte Vecchio GPU加速器,使用了5种不同工艺、47个不同芯粒。
三、Foveros Omni
下一代封装技术,可实现垂直层面上大芯片、小芯片组合的互连,并将凸点间距继续缩小到25微米。
四、Foveros Direct
使用铜与铜的混合键合,取代会影响数据传输速度的焊接,把凸点间距继续缩小到10微米以下,从而大幅提高芯片互连密度和带宽,并降低电阻。
Foveros Direct还实现了功能单元的分区,使得模块化设计配置灵活、可定制。
2021年底,Intel还展示了最新的混合键合(hybrid bonding),将互连间距继续微缩到惊人的3微米,实现了准单片式的芯片。
也就是说,整合封装后的互联密度、带宽都非常接近传统的单片式芯片,不同芯粒之间连接更加紧密。