在科技的高速发展中,芯片作为其核心支撑,每一次性能提升和功耗降低都离不开多核设计和半导体工艺的进步。然而,从2015年起,随着摩尔定律放缓的讨论越来越频繁,我们迎来了以数据为中心时代。在这个背景下,数据中心和人工智能对芯片的要求不断提高,这是为什么先进封装技术成为众矢之的?
首先,让我们回顾一下过去几十年的芯片发展历程。从16nm到7nm,晶圆制造成本的大幅度上涨,与此同时,大数据和认知计算时代对高能效、高吞吐量互连需求日益增长。为了满足这些需求,行业巨头们纷纷转向先进封装技术。
台积电自2011年宣布进入封装领域以来,其2D和3D封装技术被广泛应用于手机、服务器、网络等多个领域。而格罗方德虽然暂停了7nm工艺,但仍看好未来3D封装技术的地位。
英特尔作为IDM厂商,以其独特优势在封装技术方面脱颖而出。集团副总裁兼封装测试技术开发部门总经理Babak Sabi表示,“先进封装是迎合多元化计算时代需求,可以通过2D、3D方式提升性能并降低功耗。”院士兼技术开发部联合总监Ravi Mahajan则指出,“AI、大数据是所有驱动力的重要两者。”
那么如何通过先进封装实现更高性能?传统地,在芯片生产过程中,将更多功能集成到一块小芯片上形成SoC。但随着功能增加与体积增大,这种方法带来的问题包括设计难度增加、成本上升以及产品上市速度慢。
这时,从水平层面集成更多芯片,并且提出垂直堆叠概念(3D)来进一步提升性能。不过这种方案存在挑战,比如散热问题。此时,一些关键基础技术,如EMIB、高密度垂直互连全局横向互连接,全方位互连接等,都变得至关重要。
英特尔推出的Foveros可以直接将不同IP、小面积简单功能的小芯片堆叠起来,不仅减少重新设计流程,而且降低成本加速产品发布。此外,还有ODI(全方位互连接)、MDIO(针脚接口)等创新解决方案,为更高带宽、高密度MCP提供支持。
不过使用3D封裝技術也帶來了挑戰,比如散熱問題,這需要通過優化設計來解決。總結來說,即便是一個看似不起眼的技術變革,也可能對未來數據中心與人工智能產生深遠影響。