灵活高效之上,英特尔先进技术封装技术堆叠无限可能

互联网·2019-09-10 14:07

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为了更好地面向以数据为中心的、更加多元化的计算时代,英特尔围绕自身在半导体技术和相关应用方面的能力提出了构建“以数据为中心”战略的六大技术支柱,即:制程和封装、架构、内存和存储、互连、安全、软件。而制程和封装作为六大技术支柱的首个要素,实际上对其他五大要素来说是重要的核心,也是其他技术支柱发展的重要基础。封装不仅仅是芯片制造过程的最后一步,它也正在成为芯片产品性能提升、跨架构跨平台、功能创新的催化剂。

在今年7月,英特尔推出了一系列全新封装基础工具,包括将 EMI B和Foveros技术相结合的创新应用(Co-EMIB),全方位互连(ODI)技术,和全新裸片间接口(MDIO)技术。在制程和封装领域,英特尔正以跨晶体管、封装和芯片设计的协同优化快速革新。近日,英特尔在上海召开了先进封装技术解析会,英特尔技术专家们深入地介绍了英特尔先进封装的重要意义和技术亮点。

英特尔制程及封装部门技术营销总监Jason Gorss介绍英特尔六大技术支柱

“在全部的六大技术支柱领域,可以说没有任何一家企业可以像英特尔一样,能为所有客户和相关方提供如此全面的解决方案。”英特尔制程及封装部门技术营销总监Jason Gorss如此描述英特尔六大技术支柱的战略意义。

英特尔公司集团副总裁兼 封装测试 技术开发部门总经理Babak Sabi阐述英特尔IDM优势

英特尔公司集团副总裁兼封装测试技术开发部门总经理Babak Sabi表示“作为一加垂直集成的IDM厂商,以及具备六大领域的领先技术,英特尔在异构集成时代拥有无与伦比无的优势,从晶体管再到整体系统层面的集成,英特尔都能提供全面的解决方案。”

“以数据为中心”的全新计算时代要求芯片容纳更多组件,提供更强大算力,这正是英特尔探索研发先进封装技术的根本原因。硅技术、先进架构、领先制程工艺、先进封装技术,它们为英特尔带来独有的行业竞争优势。同时,英特尔在芯片开发的全过程当中,始终关注方案的整体性和全面性。依托强大的表面贴装技术开发产品线和精细化的测试流程,确保产品可以在正式交付之前可以获得完整细致的组装和测试,并可以轻松集成到客户的平台上面。

英特尔院士兼技术开发部联合总监Ravindranath (Ravi) V. Mahajan介绍多 芯片封装 与Co-EMIB

“通过先进的封装技术将多个功能在封装内部予以实现,通过芯片与小芯片进行连接,并达到单晶片系统(SoC)级性能,这是英特尔先进多芯片封装架构(即MCP)的愿景。为了做到这一点,我们必须要确保的是在整个裸片上的小芯片连接必须是低功耗、高带宽而且是高性能的。这也是我们实现这一愿景的重要核心。”英特尔院士兼技术开发部联合总监Ravindranath (Ravi) V. Mahajan特别强调多芯片封装中低功耗、高带宽、高性能三要素。

在实现低功耗、高带宽、高性能三要素的同时,英特尔必须将所有的芯片集成封装做得非常小,并且足够轻薄,以适应更多新兴的物联网、边缘计算等细分场景,这对多芯片封装技术提出了新的挑战。英特尔推出的Co-EMIB技术可以理解为EMIB和Foveros两项技术的结合,在水平同物理层互连和垂直互连同时,实现Foveros 3D堆叠之间的水平互连。这样以来不管是2D水平互连还是3D堆叠互连,单片与单片之间都可以实现近乎于SoC级高度整合的低功耗、高带宽、高性能表现,为芯片封装带来绝佳的灵活性。

英特尔封装研究事业部组件研究部首席工程师Adel Elsherbini介绍英特尔构建未来封装技术的能力和基础研究

封装互连技术实际上有两种主要的方式,一种是把主要的相关功能在封装上进行集成。另外一个则是SoC片上系统分解的方式,把具备不同功能属性的小芯片来进行连接,并放在同一封装里,通过这种方法可以实现接近于单晶片的特点性能和功能。不管是哪一种选择都需要英特尔着力去探索实现密度更高的多芯片集成。

Adel介绍了具体的三种微缩方向:一种是用于堆叠裸片的高密度垂直互连,第二种是全局的横向互连(ZMV),第三个则是全方位互连(ODI),顶部芯片可以像EMIB技术下一样与其他小芯片进行水平通信,同时还可以像Foveros技术一样,通过硅通孔(TSV)与下面的底部裸片进行垂直通信,从而实现之前所无法达到的3D堆叠带来的性能。同时全方位互连(ODI)技术可以大大减少基底晶片中所需要的硅通孔数量,释放更多面积,做到封装成品上下面积尺寸一致。不同的技术针对不同的应用需求,但并非互斥,英特尔甚至可以有针对性地将它们组合使用。这些丰富的技术路线无疑将为英特尔未来的先进封装技术奠定坚实的基础。

先进封装技术可以实现垂直以及横向的同时互连,并且允许将不同的逻辑计算单元整合在一个系统级封装里,这是英特尔先进封装技术一个非常显著的优势。在面向“以数据为中心”的计算时代,英特尔先进封装技术与世界级制程工艺结合,将成为芯片架构师的创意调色板,引领半导体行业持续向前。

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