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2025/3/28 16:32

英特爾先進封裝:助力AI芯片高效集成的技術(shù)力量

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在AI發(fā)展的浪潮中,一項技術(shù)正在從“幕后”走向“臺前”,也就是半導(dǎo)體先進封裝(advanced packaging)。這項技術(shù)能夠在單個設(shè)備內(nèi)集成不同功能、制程、尺寸、廠商的芯粒(chiplet),以靈活性強、能效比高、成本經(jīng)濟的方式打造系統(tǒng)級芯片(SoC)。因此,越來越多的AI芯片廠商青睞這項技術(shù)。

英特爾自本世紀(jì)70年代起持續(xù)創(chuàng)新,深耕封裝技術(shù),積累了超過50年的豐富經(jīng)驗。面向AI時代,英特爾正在與生態(tài)系統(tǒng)伙伴、基板供應(yīng)商合作,共同制定標(biāo)準(zhǔn),引領(lǐng)整個行業(yè)應(yīng)用先進封裝技術(shù)。秉持“系統(tǒng)工藝協(xié)同優(yōu)化”(STCO)的理念,英特爾代工不僅能夠向客戶提供傳統(tǒng)的封裝、互連、基板等技術(shù),還涵蓋了系統(tǒng)級架構(gòu)和設(shè)計服務(wù),以及熱管理和功耗管理等全方位支持工作。

豐富全面的技術(shù)組合

英特爾代工的先進系統(tǒng)封裝及測試Intel Foundry ASAT)的技術(shù)組合,包括FCBGA 2D、FCBGA 2D+、EMIB 2.5D、EMIB 3.5D、Foveros 2.5D &3D和Foveros Direct 3D等多種技術(shù)。

左上:FCBGA 2D、右上:EMIB 2.5D、左下:Foveros 2.5D &3D、右下:EMIB 3.5D

FCBGA 2D是傳統(tǒng)的有機FCBGA(倒裝芯片球柵格陣列)封裝,適用于成本敏感、I/O數(shù)量較少的產(chǎn)品。

FCBGA 2D+在此基礎(chǔ)上增加了基板層疊技術(shù)(substrate stacking),能夠減少高密度互連的面積,降低成本,特別適合網(wǎng)絡(luò)和交換設(shè)備等產(chǎn)品。

EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)2.5D技術(shù)通過基板內(nèi)的微型硅橋連接芯片,適用于高密度的芯片間連接,在AI和高性能計算(HPC)領(lǐng)域表現(xiàn)出色。

EMIB 3.5D則在此基礎(chǔ)上引入了3D堆疊技術(shù),芯片可以垂直堆疊在有源或無源的基板上,再通過EMIB技術(shù)連接,增加了堆疊的靈活性,能夠根據(jù)IP的特性選擇垂直或水平堆疊,同時避免使用大型的中介層。

Foveros 2.5D和3D技術(shù)采用基于焊料的連接方式,而不是基底連接,適合高速I/O與較小芯片組分離的設(shè)計。

Foveros Direct 3D技術(shù)則通過銅和銅直接鍵合,實現(xiàn)更高的互連帶寬和更低的功耗,從而提供卓越的性能。

值得注意的是,這些技術(shù)并非互斥,而是在一個封裝中可以同時采用,為復(fù)雜芯片的設(shè)計提供了極大的靈活性。在商業(yè)層面,這體現(xiàn)了英特爾對封裝細(xì)分市場的重視。

EMIB:AI芯片封裝的理想選擇

針對AI芯片的先進封裝需求,與業(yè)界其它晶圓級2.5D技術(shù),例如硅中介層、重布線層(RDL)相比,EMIB 2.5D技術(shù)具有諸多優(yōu)勢。

第一,成本效益。EMIB技術(shù)采用的硅橋尺寸非常小,相比于傳統(tǒng)的大尺寸中介層,制造時能更高效地利用晶圓面積,減少空間和資源的浪費,綜合成本更低。

第二,良率提升。EMIB技術(shù)省略了晶圓級封裝(wafer level assembly)這一步驟,減少了模具、凸點等復(fù)雜工藝帶來的良率損失風(fēng)險,從而提高了整體生產(chǎn)過程的良率。

第三,生產(chǎn)效率。與晶圓級技術(shù)相比,EMIB技術(shù)的制造步驟更少、復(fù)雜度更低,因此生產(chǎn)周期更短,能夠為客戶節(jié)省寶貴的時間。在市場動態(tài)快速變化的情況下,這種時間優(yōu)勢能夠幫助客戶更快地獲得產(chǎn)品驗證數(shù)據(jù),加速產(chǎn)品上市。

第四,尺寸優(yōu)化。晶圓級技術(shù)需要在基板上方添加中介層,而EMIB則將硅橋嵌入基板,極大地提高了基板面積的利用率。同時,基板的尺寸與集成電路面板的格式相匹配,采用EMIB能夠在單個封裝中集成更多芯片,從而容納更多的工作負(fù)載。

第五,供應(yīng)鏈與產(chǎn)能。英特爾擁有成熟的供應(yīng)鏈和充足的產(chǎn)能,確保了EMIB能夠滿足客戶對先進封裝解決方案的需求。

展望未來

英特爾正在研發(fā)120×120毫米的超大封裝,并計劃在未來幾年內(nèi)向市場推出玻璃基板(glass substrate)。與目前采用的有機基板相比,玻璃基板具有超低平面度、更好的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性等獨特性能,能夠大幅提高基板上的互連密度,為AI芯片的封裝帶來新的突破。

英特爾在AI時代的先進封裝技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新,將繼續(xù)引領(lǐng)和推動行業(yè)發(fā)展,為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)注入新的活力。

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寫得不太好

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