Intel四大先進(jìn)封裝技術(shù)：既能蓋“四合院” 也能建“摩天樓”

隨著(zhù)半導體制程工藝提升越來(lái)越困難，先進(jìn)封裝技術(shù)的重要性則愈發(fā)凸顯，成為延續摩爾定律的關(guān)鍵。

Intel就一直在深入研究各種先進(jìn)封裝技術(shù)，部分已經(jīng)得到廣泛應用，比如EMIB、Foveros，部分已經(jīng)準備就緒，比如Foveros Omni、Foveros Direct。

此前，我們也曾經(jīng)對這些先進(jìn)封裝技術(shù)進(jìn)行過(guò)深入解讀。

現在，Intel通過(guò)形象的動(dòng)圖，詮釋了幾種封裝技術(shù)的原理和特點(diǎn)。

其實(shí)，處理器雖然封裝最開(kāi)始的作用只是防水、防塵和散熱，但隨著(zhù)制程技術(shù)逐漸逼近物理極限，為了滿(mǎn)足越來(lái)越高、越來(lái)越復雜的算力需求，同時(shí)提高能效比，追求可持續發(fā)展，先進(jìn)封裝正變得越來(lái)越關(guān)鍵。

Intel的先進(jìn)封裝技術(shù)，一方面能夠提升芯片互連密度，在單個(gè)封裝中集成更多功能單元，目標是到2030年在單個(gè)設備內集成1萬(wàn)億個(gè)晶體管。

另一方面，它們可以滿(mǎn)足Intel自家產(chǎn)品、代工客戶(hù)產(chǎn)品的異構集成需求，讓不同供應商、不同工藝打造的芯粒（Chiplet）更好地協(xié)同工作，提高靈活性和性能，降低成本和功耗。

一、EMIB

意思是“嵌入式多芯片互連橋接”，原理就像蓋四合院，把不同的芯片放在同一塊平面上相互連接。

傳統的2.5D封裝是在芯片和基板間的硅中介層上進(jìn)行布線(xiàn)，EMIB則是通過(guò)一個(gè)嵌入基板內部的單獨的芯片完成互連，可將芯片互連的凸點(diǎn)間距縮小到45微米，改善設計的簡(jiǎn)易性，并降低成本。

二、Foveros

3D封裝技術(shù)，原理上也不復雜，就是在垂直層面上，一層一層地堆疊獨立的模塊，類(lèi)似建摩天大樓一樣。

就像大廈需要貫通的管道用于供電供水，Foveros通過(guò)復雜的TSV硅穿孔技術(shù)，實(shí)現垂直層面的互連。

Foveros最早用于Lakefiled處理器，目前正在和EMIB聯(lián)手用于各類(lèi)產(chǎn)品，最典型的就是Ponte Vecchio GPU加速器，使用了5種不同工藝、47個(gè)不同芯粒。

三、Foveros Omni

下一代封裝技術(shù)，可實(shí)現垂直層面上大芯片、小芯片組合的互連，并將凸點(diǎn)間距繼續縮小到25微米。

四、Foveros Direct

使用銅與銅的混合鍵合，取代會(huì )影響數據傳輸速度的焊接，把凸點(diǎn)間距繼續縮小到10微米以下，從而大幅提高芯片互連密度和帶寬，并降低電阻。

Foveros Direct還實(shí)現了功能單元的分區，使得模塊化設計配置靈活、可定制。

2021年底，Intel還展示了最新的混合鍵合(hybrid bonding)，將互連間距繼續微縮到驚人的3微米，實(shí)現了準單片式的芯片。

也就是說(shuō)，整合封裝后的互聯(lián)密度、帶寬都非常接近傳統的單片式芯片，不同芯粒之間連接更加緊密。