在Intel六大技術(shù)支柱所描畫的愿景中，有改良設(shè)計(jì)架構(gòu)的Intel，有消弭內(nèi)存/存儲(chǔ)瓶頸的Intel，有投資互連技術(shù)的Intel，有注重軟件的Intel，有視平安為根基的Intel，還有跨晶體管、封裝和芯片設(shè)計(jì)協(xié)同進(jìn)步的Intel。在這“六個(gè)”Intel看來，摩爾定律的哲學(xué)將永遠(yuǎn)存在。
作為半導(dǎo)體范疇為數(shù)不多的IDM廠商，Intel掩蓋了從晶體管到整體系統(tǒng)層面集成的全面處理計(jì)劃。從PC時(shí)期的“Intel inside”，到如今的“Intel：experience what’s inside”。鮮少全面引見其先進(jìn)封裝技術(shù)的Intel，日前召開技術(shù)解析會(huì)，展現(xiàn)了制程&封裝技術(shù)作為根底要素的中心位置。
為什么我們需求先進(jìn)封裝技術(shù)？Intel公司集團(tuán)副總裁兼封裝測試技術(shù)開發(fā)部門總經(jīng)理Babak Sabi表示，為了更好地對(duì)大范圍的數(shù)據(jù)停止剖析和處置，要有十分復(fù)雜的芯片來提供足夠的算力。當(dāng)芯片架構(gòu)會(huì)越來越復(fù)雜，很難把這么多不同的組件來停止集成，這也就是為什么要開發(fā)先進(jìn)封裝技術(shù)的緣由。我們能夠把不同功用的小芯片停止組裝，放到同一個(gè)封裝內(nèi)部，以取得足夠的大數(shù)據(jù)剖析的算力，這是傳統(tǒng)技術(shù)無法完成的。
先進(jìn)封裝將在半導(dǎo)體范疇發(fā)揮更大價(jià)值
不斷以來，芯片設(shè)計(jì)、工藝制程聚焦了半導(dǎo)體范疇最多的關(guān)注。芯片封裝作為制造過程的最后一步，在整個(gè)電子供給鏈中看似不起眼，卻不斷默默發(fā)揮著關(guān)鍵作用。作為處置器和主板之間的物理接口，封裝為芯片的電信號(hào)和電源提供了一個(gè)著陸區(qū)。隨著半導(dǎo)體工藝日益復(fù)雜，傳統(tǒng)單芯片封裝逐步不能滿足需求，特別是關(guān)于高性能芯片來說，需求在性能、功耗、本錢方面的進(jìn)一步平衡和提升。
三大要素正在推進(jìn)半導(dǎo)體封裝發(fā)作反動(dòng)性變化：一是全球終端電子產(chǎn)品逐步走向多功用整合及低功耗設(shè)計(jì)，二是數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)的人工智能處置等方面推進(jìn)的芯片多樣化趨向，三是以數(shù)據(jù)為中心的工作負(fù)載日益多樣化，帶來處置數(shù)據(jù)的架構(gòu)也日益多樣化。將來，先進(jìn)封裝將比過去發(fā)揮更為嚴(yán)重的作用，它將成為產(chǎn)品創(chuàng)新的催化劑，也終于迎來了它的“高光時(shí)辰”。
Yole Développement首席剖析師Santosh Kumar曾預(yù)測，IC封裝市場2019年會(huì)呈現(xiàn)放緩，但是先進(jìn)封裝的增長速度超越整體封裝市場。據(jù)Yole稱，2019年包括一切技術(shù)在內(nèi)的IC封裝市場估計(jì)收入將到達(dá)680億美圓，比2018年增長3.5％?！跋冗M(jìn)的封裝估計(jì)在2019年增長4.3％，而傳統(tǒng)/商品封裝的增長率僅為2.8％?！?br />
據(jù)英特爾制程及封裝部門技術(shù)營銷總監(jiān)Jason Gorss引見，先進(jìn)封裝曾經(jīng)成為各公司打造差別化優(yōu)勢的一個(gè)重要范疇，以及一個(gè)可以提升性能、進(jìn)步功率、減少外形尺寸和進(jìn)步帶寬的時(shí)機(jī)。
將來，晶體管層面的創(chuàng)新方向是尺寸越來越小，功耗越來越低；架構(gòu)層面，將走向多種不同架構(gòu)的組合，以滿足愈加專屬的特定范疇的需求，包括FPGA、圖像處置器以及人工智能加速器等等；內(nèi)存和存儲(chǔ)范疇，正在面臨一個(gè)全新的瓶頸，需求消弭傳統(tǒng)內(nèi)存和存儲(chǔ)層級(jí)構(gòu)造中的固有瓶頸，同時(shí)完成加速互連，經(jīng)過不同層級(jí)的互連技術(shù)，更好地滿足在數(shù)據(jù)層面或是封裝內(nèi)的數(shù)據(jù)流通；軟件方面，以全堆棧、跨架構(gòu)平臺(tái)為主，充沛釋放硬件的極致性能；當(dāng)然，平安則是一切業(yè)務(wù)的最高等級(jí)。
上述方向，共同勾勒出Intel關(guān)于將來創(chuàng)新的想象，它不再拘泥于傳統(tǒng)框架，而是注重愈加靈敏地設(shè)計(jì)性能更強(qiáng)、功用更豐厚、功耗更低、用處更靈敏的不同產(chǎn)品，滿足將來的差別化需求。
Intel強(qiáng)調(diào)其封裝技術(shù)的先進(jìn)性，亦與摩爾定律的如何持續(xù)有關(guān)。此前，Intel方面就曾公開回應(yīng)：摩爾定律仍持續(xù)有效，只是以各種功用、架構(gòu)搭配組合的功用演進(jìn)，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的眾多。先進(jìn)的封裝技術(shù)可以集成多種制程工藝的計(jì)算引擎，完成相似于單晶片的性能，但其平臺(tái)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越單晶片集成的晶片尺寸限制。這些技術(shù)將大大進(jìn)步產(chǎn)品級(jí)性能和成效，減少面積，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)停止全面改造。
有哪些不時(shí)涌現(xiàn)的封裝新需求？
Intel的封裝愿景是在一個(gè)封裝內(nèi)完成芯片和小芯片的銜接，協(xié)助整體芯片完成單晶片系統(tǒng)SoC的功用。為了做到這一點(diǎn)，必需確保整個(gè)裸片上的小芯片銜接必需是低功耗、高帶寬且高性能的，這也是完成其愿景的中心所在。
Intel院士兼技術(shù)開發(fā)部結(jié)合總監(jiān)Ravindranath (Ravi) V. Mahajan表示，封裝技術(shù)的三大重點(diǎn)在于輕薄/小巧的客戶端封裝、高速信號(hào)和互聯(lián)微縮（密度和間距）。
據(jù)引見，英特爾封裝支持多節(jié)點(diǎn)混合集成，不只是不同元器件集成中X、Y軸的平面面積減少，在G軸上（封裝厚度）也有優(yōu)化空間。他表示，2014年，封裝厚度約為100μm；2015年已完成無核技術(shù)，換言之即為無核狀態(tài)；將來，英特爾不只僅是把硅片疊加到封裝上，將完成嵌入式橋接，讓系統(tǒng)更小更薄。
高速信號(hào)方面，由于信號(hào)實(shí)踐上是在半導(dǎo)體芯片外表上傳送停止的，會(huì)遭到金屬外表粗糙度影響。Intel經(jīng)過特地的制造技術(shù)大幅降低了金屬外表的粗糙度，從而減少信號(hào)傳送損耗。同時(shí)，采用全新的布線辦法降低串?dāng)_，采用空隙布線使得電介質(zhì)堆棧設(shè)計(jì)中兩者之間的傳導(dǎo)損耗更小。Ravi Mahajan表示，經(jīng)過先進(jìn)封裝技術(shù)目前曾經(jīng)能夠到達(dá)112Gbps，將來將努力邁向224Gbps這一數(shù)量級(jí)。
互聯(lián)微縮（密度和間距）方面，Ravi Mahajan強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)根底概念：代表兩個(gè)裸片縱向疊加的3D互連，以及代表兩個(gè)裸片程度銜接的2D互連。前者導(dǎo)線數(shù)量較少傳輸速度較快，后者導(dǎo)線數(shù)量多傳輸速度較慢。經(jīng)過英特爾全方位互聯(lián)（ODI）技術(shù)，能夠完成高速互聯(lián)，經(jīng)過并行銜接延遲會(huì)大幅降落，并且能夠更好地改善速度，系統(tǒng)能耗可降低約10%。?
如何構(gòu)建將來的高密度MCP？
整個(gè)業(yè)界似乎都在不時(shí)推進(jìn)先進(jìn)多芯片封裝架構(gòu)MCP的開展，以更好地滿足高帶寬、低功耗的需求。在Intel看來，這需求多項(xiàng)關(guān)鍵根底技術(shù)的分離。
在今年七月初的SEMICON West大會(huì)上，Intel曾推出一系列全新的根底工具，包括將EMIB和Foveros技術(shù)相分離的創(chuàng)新應(yīng)用（Co-EMIB）、全方位互連（ODI）技術(shù)，和全新裸片間接口（MDIO）技術(shù)，完成其全新封裝技術(shù)與制程工藝的分離。其根本準(zhǔn)繩都是運(yùn)用最優(yōu)工藝制造不同IP模塊，然后借助不同的封裝方式、高帶寬低延遲的通訊渠道，整合在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。
現(xiàn)場展現(xiàn)的Co-EMIB樣品
交融Foveros 3D封裝技術(shù)的Lakefield產(chǎn)品
EMIB樣品
Intel封裝研討事業(yè)部組件研討部首席工程師Adel Elsherbini表示，封裝互連技術(shù)有兩種主要的方式，一種是把主要的相關(guān)功用在封裝上停止集成，行將電壓的調(diào)理單元從母板上移到封裝上，經(jīng)過這種方式完成全面集成的電壓調(diào)理封裝；另外一個(gè)是稱之為SoC片上系統(tǒng)合成的方式，把具備不同功用屬性的小芯片來停止銜接，并放在同一封裝里，經(jīng)過這種辦法能夠完成接近于單晶片的特性性能和功用。不論是選擇哪一種的完成途徑，都需求做到異構(gòu)集成和特地的帶寬需求，而這也能夠協(xié)助完成密度更高的多芯片集成。
將來，先進(jìn)互連封裝研討有三大微縮方向，：一是用于堆疊裸片的高密度垂直互連，它能夠大幅度進(jìn)步帶寬，同時(shí)也可完成高密度的裸片疊加；二是全局的橫向互連，在將來隨著小芯片運(yùn)用會(huì)越來越提高，在小芯片集成當(dāng)中具有更高的帶寬；三是全方位互連（ODI），可完成之前所無法到達(dá)的3D堆疊帶來的性能。經(jīng)過這些支持Intel將來道路圖的新技術(shù)，共同構(gòu)建起將來的技術(shù)才能和根底。
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