《電子技術(shù)應(yīng)用》
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英特爾談先進(jìn)封裝

2021-03-03
來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 英特爾 先進(jìn)封裝

  先進(jìn)的封裝技術(shù)通常不在頂級(jí)芯片制造商的榜首,但英特爾正在將這一領(lǐng)域定義為幫助該公司避免摩爾定律的緊迫影響的關(guān)鍵之一。

  強(qiáng)調(diào)封裝的作用是有充分理由的,推動(dòng)組件級(jí)別的創(chuàng)新可以帶來(lái)異構(gòu)性,連接性和帶寬的增加,同時(shí)降低功耗。在這個(gè)領(lǐng)域,英特爾一直比其他方面更加努力,問(wèn)題在于我們對(duì)此了解不多。

  在過(guò)去的十多年中,英特爾開(kāi)發(fā)了許多技術(shù)來(lái)讓經(jīng)濟(jì)和技術(shù)挑戰(zhàn)并駕齊驅(qū),在接下來(lái)的幾年中,這一問(wèn)題將更加明顯。許多最重要的發(fā)展都在互連層。如果我們看一下英特爾已經(jīng)開(kāi)發(fā)的這一領(lǐng)域的技術(shù),那么一切都有選擇。例如,已經(jīng)有10多年的EMIB了,并且可以進(jìn)行本地連接。對(duì)于高密度連接,它們還可以卷入硅中介層。借助Foveros之類(lèi)的技術(shù),他們還可以進(jìn)行堆疊,并具有3D和2D的附加功能,可以將這些3D和2D縫合在一起以創(chuàng)建放大和橫向擴(kuò)展的架構(gòu),更不用說(shuō)全向互連的功能了。

  在此范圍內(nèi),芯片行業(yè)總體上也做出了幾個(gè)關(guān)鍵的決定。從線路板到空中互連;從陶瓷到銅/有機(jī)物;從含鉛焊料到無(wú)鉛焊料的過(guò)渡;從 pin-grid到line-grid。所有這些更廣泛的技術(shù)都是在Ravi Mahajan在英特爾任職期間開(kāi)發(fā)的,首先是在熱機(jī)械方面,然后在2000年進(jìn)入互連,恰好又一次重要的轉(zhuǎn)變-促使英特爾在2000年代初開(kāi)發(fā)EMIB的技術(shù):從串行轉(zhuǎn)到并行上來(lái)。這為我們今天擁有的各種高密度互連打開(kāi)了大門(mén)。

  現(xiàn)在,作為Pathfinding小組的Intel研究員,Mahajan通過(guò)與DARPA,DoD和其他希望了解將要求越來(lái)越高的性能和更高性能的系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展的小組一起,在組件級(jí)別上探討潛在的可能性和局限性。對(duì)于Mahajan來(lái)說(shuō),并行路徑是已知的,但會(huì)變得更加曲折。“在廣泛和緩慢的并行與串行問(wèn)題中,已經(jīng)有很多想法。并行鏈接中的一個(gè)限制因素是我們需要復(fù)雜的封裝,并且必須擔(dān)心產(chǎn)量和成本。但是,如果您能將所有這些工作結(jié)合在一起,則可以以更低的功耗提供更高的帶寬,更低的延遲互連?!?Mahajan說(shuō)。

  有趣的是,高密度的挑戰(zhàn)只有在異構(gòu)時(shí)代才變得更加緊迫,即整合平衡行為。從一開(kāi)始就獲得越來(lái)越多的設(shè)備來(lái)獲得最終的電源效率和性能并不是一件容易的事,雖然Mahajan說(shuō)即將出現(xiàn)的有前途的技術(shù),但他只能看到2050年的產(chǎn)品范圍。

  一些人提出5nm可能是路途的盡頭。樂(lè)觀主義者說(shuō)3nm。而Mahajan絕對(duì)處于樂(lè)觀陣營(yíng)。

  “如果您說(shuō)這些互連的重點(diǎn)是每一代將帶寬增加一倍,那么我們?nèi)匀惶幱诘谝淮偷诙g。我們至少還有三代的發(fā)展。從概念上講,每一代都可以持續(xù)兩到三年。那至少給了我們10-15年的時(shí)間。” 他補(bǔ)充說(shuō),從產(chǎn)品的角度來(lái)看,“直到2060年,我們才會(huì)用盡汽油。即使到那時(shí),我們可能也會(huì)在位縮放方面用盡,但在縮放功能方面不會(huì)用完—我們可以繼續(xù)添加Lego塊并構(gòu)建更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),前提是產(chǎn)量是掌握之中。”

  “在全局視圖中,我們?cè)诓煌墓韫に嚿蠈?shí)現(xiàn)并優(yōu)化了不同的IP,并將它們綁定在一起。最終結(jié)果必須表現(xiàn)得盡可能接近SoC。我們專(zhuān)注于弄清楚如何以緊湊的方式開(kāi)發(fā)將這些芯片連接到封裝上的互連,該互連可以通過(guò)干凈的電源進(jìn)行冷卻,并且組件之間的封裝上互連和離開(kāi)封裝的互連不會(huì)限制性能?!?/p>

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  空中密度的提高是Mahajan和團(tuán)隊(duì)的游戲名稱(chēng),但隨著我們的不斷縮小,即使這種能力也已枯竭。他說(shuō),他們有足夠的前途證明,他們知道如何過(guò)渡到純銅互連,可以創(chuàng)建3D堆棧并使用EMIB型連接進(jìn)行連接。

  到達(dá)2050年(或2030年)是在包括熱管理和電力輸送在內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)域中逐步采取的措施,但最終將由成本來(lái)承擔(dān)。

  “在散熱方面,我們將必須格外注意,以確保我們能夠管理持續(xù)的進(jìn)步。您帶來(lái)了不同類(lèi)型的芯片,將它們的溫度保持在最佳水平,并進(jìn)行集成,使它們更接近。當(dāng)被問(wèn)及研發(fā)承諾即將到來(lái)時(shí),Mahajan說(shuō):”我們可以改善材料,并研究如何散發(fā)熱量并帶走熱量?!?此外,隨著所有不同裸片的電源傳輸網(wǎng)絡(luò)整合在一起,這些架構(gòu)將需要更加智能的設(shè)計(jì)。

  延長(zhǎng)2050年的時(shí)間表意味著在不犧牲性能,通信或成本的情況下實(shí)現(xiàn)了以上所有創(chuàng)新。那么英特爾(或其他芯片制造商)如何才能在這種最大的限制下繼續(xù)擴(kuò)展?

  ”這很難預(yù)測(cè),“ Mahajan說(shuō)?!钡?,英特爾開(kāi)展業(yè)務(wù)的方式是提高良率并采取漸進(jìn)措施以保持密度的不斷提高。很難預(yù)測(cè)我們何時(shí)會(huì)耗盡經(jīng)濟(jì)動(dòng)力或基礎(chǔ)設(shè)施,但我們已經(jīng)看到了足夠的工作來(lái)告訴我們,我們?nèi)杂泻艽蟮陌l(fā)展空間?!?他補(bǔ)充說(shuō),重點(diǎn)是產(chǎn)量和規(guī)模。

  ”如果規(guī)模能夠帶來(lái)成本優(yōu)勢(shì),而收益則可以使您更好地工作,那么這兩件事將使我們不斷前進(jìn)。我們可以通過(guò)專(zhuān)注于工程來(lái)控制成本。但是技術(shù)將擁有更多的支撐,而不是成本?!?/p>

 

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