詳細介紹Intel三項全新芯片封裝技術(shù)

對于芯片制造工藝，可能多數(shù)人更在意芯片是多少納米制程，但是對于封裝技術(shù)卻并不太在意。Intel去年提出了全新的六大戰(zhàn)略支柱，其中封裝(Package)也占據(jù)很重要的一個位置，足見其重要性。

作為芯片制造過程的最后一步，封裝在電子供應鏈中看似不起眼，卻一直發(fā)揮著極為關鍵的作用。作為處理器和主板之間的物理接口，封裝為芯片的電信號和電源提供著陸，尤其隨著行業(yè)的進步和變化，先進封裝的作用越來越凸顯。

另一方面，半導體工藝和芯片架構(gòu)的日益復雜，制程工藝的推進也越來困難，傳統(tǒng)SoC二維單芯片思路已經(jīng)逐漸行不通，chiplet多個小芯片組合或堆疊在一起的2.5D/3D封裝成為大勢所趨。

AMD剛發(fā)布的第三代銳龍以及即將發(fā)布的第二代霄龍，就是這種變化的一個典型代表，都用了chiplet小芯片設計，將原本一個單獨的大2D芯片拆分開來，不同模塊做成不同的小芯片，再整合堆疊到一起。

Intel此前也陸續(xù)推出了EMIB 2.5D、Foveros 3D封裝技術(shù)，前者的代表是去年集成了Vega GPU核心的Kaby Lake-G，后者則會在今年底有Lakefiled，融合10nm、22nm制程工藝。

近日，在本周舊金山舉辦的SEMICON West大會上，Intel介紹了三項全新的先進芯片封裝技術(shù)：Co-EMIB、ODI、MDIO?；驹瓌t都是使用最優(yōu)工藝制作不同IP模塊，然后借助不同的封裝方式、高帶寬低延遲的通信渠道，整合在一塊芯片上，構(gòu)成一個異構(gòu)計算平臺。此外，英特爾還推出了一系列全新基礎工具，包括EMIB、Foveros技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新應用，新的全方位互連(ODI)技術(shù)等。

一、Co-EMIB

Foveros 3D封裝是Intel在今年初的CES上提出的全新技術(shù)，首次為CPU處理器引入3D堆疊設計，可以實現(xiàn)芯片上堆疊芯片，而且能整合不同工藝、結(jié)構(gòu)、用途的芯片，相關產(chǎn)品將從2019年下半年開始陸續(xù)推出。而EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)技術(shù)則是幾年前英特爾推出的2D封裝技術(shù)。

而Co-EMIB就是利用高密度的互連技術(shù)，將EMIB 2D封裝和Foveros 3D封裝技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)高帶寬、低功耗，以及相當有競爭力的I/O密度。

Co-EMIB能連接更高的計算性能和能力，讓兩個或多個Foveros元件高速互連，從而基本達到接近SoC性能，還能以非常高的帶寬和非常低的功耗連接模擬器、內(nèi)存和其他模塊。

Intel介紹的一個示例就包含四個Foveros堆棧，每一個都有八個小的計算芯片，通過TSV硅通孔與基底裸片相連，同時每個Foveros堆棧通過Co-EMIB連接兩個相鄰的堆棧，HBM顯存和收發(fā)器也是通過Co-EMIB組織在一起。

在現(xiàn)場，Intel還拿出了幾顆概念性的樣品，可以看出在一塊基板上都有很多個裸片(Die)，且大小、功能各異，整合方式也不一樣。

二、ODI

ODI全稱是Omni-Directional Interconnect，也就是全方位互連技術(shù)，為封裝中小芯片之間的全方位互連通信提供了更大的靈活性。

Omni-Path正是Intel用在數(shù)據(jù)中心里的一種高效互連方式。Directional(方向性)所代表的，則是ODI既可以水平互連，也可以垂直互連。

ODI封裝架構(gòu)中，頂部的芯片可以像EMIB下一樣，與其他小芯片進行水平通信，還可以像Foveros下一樣，通過硅通孔(TSV)與下面的底部裸片進行垂直通信。

ODI利用更大的垂直通孔，直接從封裝基板向頂部裸片供電，比傳統(tǒng)硅通孔更大、電阻更低，因而可提供更穩(wěn)定的電力傳輸，同時通過堆疊實現(xiàn)更高的帶寬和更低的時延。

此外，這種方法減少了基底芯片所需的硅通孔數(shù)量，為有源晶體管釋放更多的面積，并優(yōu)化了裸片的尺寸。

三、MDIO

MDIO意思是Multi-Die IO，也就是多裸片輸入輸出，是AIB(高級互連總線)的進化版，為EMIB提供一個標準化的SiP PHY級接口，可互連多個chiplet。

針腳帶寬從2Gbps提高到5.4Gbps，IO電壓從0.9V降低至0.5V，并且號稱比臺積電最近宣布的LIPNCON高級的多。