每一次科技的飞跃，都离不开芯片的无私奉献。更准确地说，是芯片的多核设计以及半导体工艺的进步，让芯片在1986年后性能不断提升，功耗却节约至极。但自2015年起，芯片性能增幅之缓慢，如同摩尔定律放缓的心跳。而数据中心与AI时代即将到来，它们对芯片提出了前所未有的高要求。
在这场追求卓越的大潮中，先进封装技术被赋予了重任，它们似乎是数据中心和AI之间默契的一种语言。那么，这背后的原因又是什么呢？
为什么先进封装技术受到了关注？
长期以来，我们依赖于工艺制程的突破来推动芯片性能和功耗下降，但从16nm到7nm，每次晶圆代工厂努力推出的新一代产品，其成本却日益攀升。然而，对于如数据中心和AI等应用而言，他们对算力、功耗、内存带宽都有着更为严苛的要求，无论是哪种类型的芯片，只要能实现每瓦更高效率，更低成本，就足以让它们兴奋不已。
巨大的市场需求激发了行业内寻找解决方案的情绪，而台积电则以其2D及3D封装技术，在手机与服务器间游走，不断探索新的可能性。此外，格罗方德（GF）虽然暂时搁置了7nm工艺，但他们也看到了先进封装技术未来可能发挥作用的地位。在大数据与认知计算时代，先进封装正在通过加速发展满足这些需求。
不过，当谈及先进封装技术，我们不能忽视英特尔这个重要角色，与台积电和GF不同的是，英特尔是一家垂直整合型公司，可以从晶体管再到系统层面的集成，使得它们在封装领域拥有独特优势。
英特尔集团副总裁兼封装测试技术开发部门总经理Babak Sabi曾表示：“先进封裝技術正迎接多元化計算時代，這通過2D、3D包裝技術，可以進一步提升晶片性能並降低功耗。” 英特爾院士兼技術開發部聯合總監Ravi Mahajan則指出，“人工智能與大數據是所有驅動力的最重要兩個”，他還強調“3D包裝技術絕對不會限制於人工智能與大數據”。
如何使先進包裝技術滿足更高性能需求？
首先，从材料科学角度来看，传统上为了提高晶片性能并缩小其体积，我们需要借助于更加精细化的小规模制造过程，将更多功能集成到一个单一晶圆上形成SoC。但随着功能增加及体积膨胀，这种做法既增加了设计难度，也导致生产成本上升，并拖延产品发布时间。
此时，从水平(2D)层面可以进一步集成更多晶 片，以提升表现；然而，即便如此，也仍然无法完全满足市场对性能提升和面积压缩要求。这就是为什么我们必须引入三维(3D)组合概念，以及相关技术如Foveros等，以实现真正意义上的创新性增长。
例如，在2018年12月，由英特尔提出的一项革命性的逻辑堆叠方案——Foveros，可将面积较小、功能简单的小型微处理器垂直堆叠，以此提高整体能力，同时减少重新设计流程中的复杂性，并显著降低成本，加速产品迭代速度。Mahajan博士强调，这些微缩方向主要包括：一种用于堆叠裸露核心、高密度垂直互连；第二种全局横向互连；第三个全方位互联，为达到像单一晶圆那样的优异表现提供基础支持。他还指出，“对于构建高密度MCP，我们需要一些关键基础解决带宽、功耗以及I/O问题。”
除了Foveros，还有EMIB（嵌入式多管芯互连桥）、Co-EMIB（协同EMIB）、ODI（全方位互联）以及MDIO（模块间交换接口）等各种专门针对不同应用场景而设计的手段，其中EMIB利用硅基板提供自由连接性；Co-EMIB可实现两个或多个Foveros元件之间高速通信且保持能源效率；ODI则允许顶部裸露核心直接访问基板供电通道，有助于扩展空间同时保证稳定性；MDIO则能够在紧凑尺寸内提供高速通信能力。
但实际使用这类尖端设备并不容易，因为它涉及复杂的问题，比如散热管理、新颤振控制、应力分布优化以及良品率保障。而且，每当我们决定采用这种新型结构时，都必须考虑周围环境因素，如其他硬件系统架构是否相容，以及具体实施是否符合预期目标所需资源配置。
因此，要想充分利用这些先进设备进行定制化设计，一般建议选择标准化平台或至少尽量简化组件间接口定义，以减少潜在风险并促使整个生态系统更加灵活地适应变化。
尽管存在挑战，但如果成功地克服这些困难，那么这种高度定制化能够为某些关键任务提供令人印象深刻的人机交互界面或者其他创新的应用案例。
最后，要记住，无论是在物理学还是工程学领域，都没有完美无缺的事物，而只有那些不断追求卓越的人才会发现那些隐藏在现实之下的秘密。
