一塊芯片塞下12 塊HBM內(nèi)存,3.5D封裝又來(lái)卷了

jh 11個(gè)月前 (12-06)

博通配臺(tái)積電,又贏了。

2.5D和3D封裝技術(shù)還沒(méi)打完架,最近半導(dǎo)體行業(yè)又“冒出”了3.5D封裝技術(shù)。

就在昨天,博通宣布推出行業(yè)首個(gè) 3.5D F2F 封裝技術(shù)——3.5D XDSiP 平臺(tái),該平臺(tái)將為用于富士通自研的2nm MONAKA 處理器。

富士通是日本老牌的科技IT公司,半導(dǎo)體也是集團(tuán)業(yè)務(wù)的其中一項(xiàng)。雖然日本芯片這些年基本上遠(yuǎn)離了主流市場(chǎng),但在超級(jí)計(jì)算機(jī)這種專業(yè)領(lǐng)域,富士通一直在發(fā)力,旗下A64FX處理器曾助力日本超級(jí)計(jì)算機(jī)"富岳"(Fugaku)登上全球超算第一的寶座。而隨著英偉達(dá)和AMD的處理器紛紛到位,富士通也需要用一款新芯片替代A64FX。

按照計(jì)劃,MONAKA 將采用3D Chiplet的設(shè)計(jì)方案,其中處理器核心die基于2nm工藝打造,據(jù)富士通透露,2nm的核心die區(qū)域僅僅占了整個(gè)芯片面積的不到30%,從而帶來(lái)極高的能效表現(xiàn),只需用到風(fēng)冷。同時(shí)3D眾核架構(gòu)使其可以塞入雙插槽144個(gè)核心,實(shí)現(xiàn)極低的延遲和更高的帶寬。

這么一看,設(shè)計(jì)上的確是為了超算來(lái)做考慮 。

不過(guò)我們都知道,2nm工藝的制程難度遠(yuǎn)超以往,從EUV光刻到材料選擇,都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的微縮方法已不再足夠支持2nm,即使強(qiáng)如臺(tái)積電也選擇放緩2nm量產(chǎn)的時(shí)間點(diǎn)。這時(shí)候,2nm與先進(jìn)封裝雙線并進(jìn)就成了推動(dòng)芯片性能的“折中方案”。

先來(lái)說(shuō)說(shuō)博通推出的3.5D封裝,據(jù)《IT之家》報(bào)道,3.5D XDSiP 平臺(tái)可在單一封裝中集成超過(guò) 6000mm2的硅芯片和多達(dá) 12 個(gè) HBM 內(nèi)存堆棧,可滿足大型 AI 芯片對(duì)高性能低功耗的需求。

具體來(lái)看,博通的 3.5D XDSiP 在 2.5D 封裝之外還實(shí)現(xiàn)了上下兩層芯片頂部金屬層的直接連接,同時(shí)具有最小的電氣干擾和卓越的機(jī)械強(qiáng)度。

而這一“面對(duì)面”的連接方式相比傳統(tǒng)“面對(duì)背”式芯片垂直堆疊擁有 7 倍的信號(hào)密度,最大限度減少了 3D 芯片堆棧中各組件間的延遲,相較平面芯片間 PHY 接口功耗大幅降低九成,實(shí)現(xiàn)了更小的中介層和封裝尺寸,從而在節(jié)省成本的同時(shí)還改善了大面積封裝的翹曲問(wèn)題。

其實(shí)簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō),3.5D封裝技術(shù)就是將3D與2.5D兩種封裝技術(shù)再次結(jié)合起來(lái),通過(guò)將邏輯芯片堆疊,并將它們分別粘合到其他組件共享的基板上,創(chuàng)造了一種新的架構(gòu),能夠縮短信號(hào)傳輸?shù)木嚯x,大幅提升處理速度。

當(dāng)然,選擇3.5D封裝技術(shù)的目的還是通過(guò)垂直堆疊芯片元件使每個(gè)元件搭配合適的制造工藝,同時(shí)縮小中介層和封裝尺寸,從而顯著提高性能、效率和成本。這非常符合MONAKA處理器核心die區(qū)域小的特點(diǎn)。

值得一提的是,博通一直都是臺(tái)積電的長(zhǎng)期客戶,基本上由博通設(shè)計(jì)的芯片最終都會(huì)送去臺(tái)積電流片。這幾年臺(tái)積電與博通的緊密合作,也吸引了許多AI 客戶,在博通與臺(tái)積電這層合作關(guān)系下,拿到芯片的成本和時(shí)間都會(huì)更小,這也讓博通的 3.5D XDSiP 平臺(tái)打一波廣告。

至于性能如何,那就是另外一回事了。

據(jù)博通介紹,其大多數(shù)“消費(fèi)級(jí) AI 客戶”已采用3.5D XDSiP 平臺(tái)技術(shù),正在開發(fā)的 3.5D 產(chǎn)品已達(dá) 6 款,將于 2026 年 2 月開始生產(chǎn)出貨。而從官網(wǎng)展示的六個(gè) 3.5D XDSiP 案例來(lái)看,目前已經(jīng)有四款產(chǎn)品基本上已經(jīng)確認(rèn)面世,其中就包括MONAKA 處理器,這也非常符合臺(tái)積電2nm工藝量產(chǎn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

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