对于芯片制造工艺,可能多数人更在意芯片是多少纳米制程,但是对于封装技术却并不太在意。Intel去年提出了全新的六大战略支柱,其中封装(Package)也占据很重要的一个位置,足见其重要性。

作为芯片制造过程的最后一步,封装在电子供应链中看似不起眼,却一直发挥着极为关键的作用。作为处理器和主板之间的物理接口,封装为芯片的电信号和电源提供着陆,尤其随着行业的进步和变化,先进封装的作用越来越凸显。

另一方面,半导体工艺和芯片架构的日益复杂,传统SoC二维单芯片思路已经逐渐行不通,chiplet多个小芯片组合或堆叠在一起的2.5D/3D封装成为大势所趋。

AMD刚发布的第三代锐龙以及即将发布的第二代霄龙,就是这种变化的一个典型代表,都用了chiplet小芯片设计,将原本一个单独的大2D芯片拆分开来,不同模块做成不同的小芯片,再整合堆叠到一起。

Intel此前也陆续推出了EMIB 2.5D、Foveros 3D封装技术,前者的代表是去年集成了Vega GPU核心的Kaby Lake-G,后者则会在今年底有Lakefiled,融合10nm、22nm制程工艺。

近日,在本周旧金山举办的SEMICON West大会上,Intel介绍了三项全新的先进芯片封装技术:Co-EMIBODIMDIO。基本原则都是使用最优工艺制作不同IP模块,然后借助不同的封装方式、高带宽低延迟的通信渠道,整合在一块芯片上,构成一个异构计算平台。此外,英特尔还推出了一系列全新基础工具,包括EMIB、Foveros技术相结合的创新应用,新的全方位互连(ODI)技术等。

一、Co-EMIB

Foveros 3D封装是Intel在今年初的CES上提出的全新技术,首次为CPU处理器引入3D堆叠设计,可以实现芯片上堆叠芯片,而且能整合不同工艺、结构、用途的芯片,相关产品将从2019年下半年开始陆续推出。而EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)技术则是几年前英特尔推出的2D封装技术。

而Co-EMIB就是利用高密度的互连技术,将EMIB 2D封装和Foveros 3D封装技术结合在一起,实现高带宽、低功耗,以及相当有竞争力的I/O密度。

详解Intel三大全新封装技术:继续推动摩尔定律的关键!-芯智讯

Co-EMIB能连接更高的计算性能和能力,让两个或多个Foveros元件高速互连,从而基本达到接近SoC性能,还能以非常高的带宽和非常低的功耗连接模拟器、内存和其他模块。

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Intel介绍的一个示例就包含四个Foveros堆栈,每一个都有八个小的计算芯片,通过TSV硅通孔与基底裸片相连,同时每个Foveros堆栈通过Co-EMIB连接两个相邻的堆栈,HBM显存和收发器也是通过Co-EMIB组织在一起。

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在现场,Intel还拿出了几颗概念性的样品,可以看出在一块基板上都有很多个裸片(Die),且大小、功能各异,整合方式也不一样。

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二、ODI

ODI全称是Omni-Directional Interconnect,也就是全方位互连技术,为封装中小芯片之间的全方位互连通信提供了更大的灵活性。

Omni-Path正是Intel用在数据中心里的一种高效互连方式。Directional(方向性)所代表的,则是ODI既可以水平互连,也可以垂直互连。

ODI封装架构中,顶部的芯片可以像EMIB下一样,与其他小芯片进行水平通信,还可以像Foveros下一样,通过硅通孔(TSV)与下面的底部裸片进行垂直通信。

ODI利用更大的垂直通孔,直接从封装基板向顶部裸片供电,比传统硅通孔更大、电阻更低,因而可提供更稳定的电力传输,同时通过堆叠实现更高的带宽和更低的时延。

此外,这种方法减少了基底芯片所需的硅通孔数量,为有源晶体管释放更多的面积,并优化了裸片的尺寸。

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三、MDIO

 

MDIO意思是Multi-Die IO,也就是多裸片输入输出,是AIB(高级互连总线)的进化版,为EMIB提供一个标准化的SiP PHY级接口,可互连多个chiplet。

针脚带宽从2Gbps提高到5.4Gbps,IO电压从0.9V降低至0.5V,并且号称比台积电最近宣布的LIPNCON高级的多。

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编辑:芯智讯-林子   综合自:快科技、知IN