纳须弥于芥子的奥妙!Intel先进封装技术深入解读
随着数据量的爆发、数据形态的变化,以及AI、5G、IoT物联网、自动驾驶等新应用的层出不穷,计算面临着全新的需求,我们正进入一个以数据为中心、更加多元化的计算时代,传统单一因素技术已经无法跟上时代。
作为半导体行业巨头,Intel这些年来的工作重心和战略方向也不断调整,从早期的以PC为核心、摩尔定律为指导方针,逐步转向以数据为中心,而面对智能互联的未来新世界,Intel也在做着多方面的准备。
去年底,Intel首次提出了全新的六大技术支柱,全方位构建未来愿景,其中制程工艺与封装被视为最底层也是最核心的一环,可以说是架构、内存与存储、互连、软件、安全其他五大支柱的基石。
制程工艺大家都不陌生,xx纳米天天都能听到,那么封装为何能与其并列呢?
在电子供应链中,芯片封装通常都很不起眼,也极少有人关注,但却一直默默地发挥着关键作用,没有它芯片就无从与外界高效连接、沟通。
而随着半导体和芯片技术的日益高度复杂化,特别是不同芯片的协同工作越来越重要,先进封装技术的作用也日益凸显,成为推动新时代摩尔定律继续前进的核心要素。
同时,封装也不仅仅是把制作好的芯片打包加个“外壳”那么简单,而是涉及到一整套完整流程,从晶圆级测试、硅芯片处理与验证,到芯片基板与其他材料整合封装,再到后期芯片测试、电路板开发,都是技术含量满满。
凭借领先的基础技术,Intel在封装技术上希望通过在一个封装内连接多个芯片和小芯片,并实现高带宽、低功耗的高密度互连,最终达成SoC单芯片的功能和性能。
高度重视先进封装技术的Intel,也不断拿出新的多芯片封装(MCP)成果,从前年的EMIB到年初提出的Foveros,再到近期集中爆发的Co-EMIB、ODI、MDIO,与先进的制程工艺相结合,都是芯片架构设计师的最强有力后盾,也为芯片未来差异化演进奠定了坚实的基础。
近日,Intel又邀请多位公司高层和技术专家,包括Intel集团副总裁兼封装测试技术开发部门总经理Babak Sabi、Intel院士兼技术开发部联合总监Ravindranath (Ravi) V. Mahajan、Intel封装研究事业部组件研究部首席工程师Adel Elsherbini、Intel制程及封装部门技术营销总监Jason Gorss,联合讲解了Intel先进封装技术的奥妙,绝对的硬核级干货,这里我们也尝试为大家做一次科普。
首先,Intel为何会如此重视封装技术,并提出不同的新样式,其实原因很简单。
我们知道,在传统芯片设计理念上,我们都是尽可能地把不同模块整合在一颗SoC上,集成度越来越高,CPU、GPU、内存控制器、I/O核心等等都被塞到一起,并使用同一种工艺制造。
在芯片和技术复杂度、工艺难度都不高的时候,这种理念非常合适,但随着时代的发展,技术难度、功耗、成本等越来越难以控制,必须扭转观念。
要知道,如今的不同芯片架构都有不同的使命,更加专精,强行用一种工艺整合在一起,并不是最合适也不是最经济的做法,比如传统CPU与新型加速器,各自独立工作效果反而更好,另外不同的新品IP对于制程工艺的要求也不同,CPU这种自然是越新越好,I/O单元则并不敏感。
于是,如何将这些不同的IP以最优化的方式组合在一起,达到尺寸、性能、互连、功耗、发热、成本等各方面的均衡,就成了对封装技术最大的挑战,这也是Intel一直努力解决的。
而先进封装技术实现的重点或者说难点,主要在于轻薄小巧、高速信号、密度和间距缩微三大方面,这也正是Intel一直努力攻克的。
接下来,我们就逐一浏览Intel目前各种先进封装技术的特点和优势。
一、EMIB
EMIB全称为Embedded Multi-Die Interconnect Bridge,意为“嵌入式多裸片互连桥接”。
这个名词大家可能会感觉比较陌生,不过说起最典型的产品肯定就明白了,那就是Kaby Lake-G,Intel首次集成AMD Vega GPU图形核心,它和HBM显存之间就是独立裸片采用EMIB整合封装在一起的。
EMIB是一种高密度的2D平面式封装技术,可以将不同类型、不同工艺的芯片IP灵活地组合在一起,类似一个松散的SoC。
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