超越摩爾定律,晶片堆疊技術(shù)正夯

在8月下旬于美國(guó)矽谷舉行的年度Hot Chips大會(huì)上，Intel與Xilinx分享了晶片堆疊技術(shù)的最新進(jìn)展.美國(guó)的一項(xiàng)研究專案旨在培育一個(gè)能以隨插即用的「小晶片(chiplet)」來(lái)設(shè)計(jì)半導(dǎo)體的生態(tài)系統(tǒng)；而在此同時(shí)，英特爾(Intel)和賽靈思(Xilinx)等廠商則是使用專有封裝技術(shù)，來(lái)讓自己的FPGA產(chǎn)品與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品有所差異化。

在未來(lái)八個(gè)月，美國(guó)國(guó)防部高等研究計(jì)畫署(DARPA)的「CHIPS」(Common Heterogeneous Integration and Intellectual Property Reuse Strategies)專案，期望能定義與測(cè)試開放晶片介面(open chip interfaces)，并在三年內(nèi)讓許多公司運(yùn)用該連結(jié)介面來(lái)打造各種復(fù)雜的零組件。

英特爾已經(jīng)參與此項(xiàng)專案，其他廠商預(yù)計(jì)也會(huì)馬上跟進(jìn)；這位x86架構(gòu)的巨擘正在內(nèi)部爭(zhēng)論是否要公開部份的嵌入式多晶片互連橋接技術(shù)(embedded multi-die interconnect bridge，EMIB)，而在8月下旬于美國(guó)矽谷舉行的年度Hot Chips大會(huì)上，英特爾公布了目前EMIB技術(shù)的大部分細(xì)節(jié)。

有機(jī)基板(organic substrate)的多晶片模組(MCM)已經(jīng)行之有年，除了相對(duì)較低密度的問題，有些供應(yīng)商正在想辦法降低成本。臺(tái)積電率先推出了一種扇出型(fan out)晶圓級(jí)封裝，用來(lái)封裝蘋果(Apple)最新iPhone手機(jī)中的應(yīng)用處理器及其記憶體，該技術(shù)提供比多晶片模組技術(shù)更大的密度，但用來(lái)連結(jié)處理器仍不夠力。

如同微軟，AMD的Epyc伺服器處理器不考慮采用相對(duì)昂貴的2.5D 堆疊技術(shù)，此處理器是由有機(jī)基板上的四顆裸晶(die)所組成。在Hot Chip大會(huì)上介紹該晶片的AMD代表Kevin Lepa表示：「較傳統(tǒng)的多晶片模組是較為人知的技術(shù)，成本更低…某些方面(效能)會(huì)有所犧牲，但我們認(rèn)為這是可以接受的?！?/p>

一些人希望DARPA的研發(fā)專案能盡速解決復(fù)雜的技術(shù)與商業(yè)瓶頸，Xilinx的一位資深架構(gòu)師即表示：「我們希望小晶片能變成更像是IP?！?/p>

在2014年，英特爾首先將其EMIB技術(shù)形容為功能媲美2.5D堆疊技術(shù)、但成本更低的方案，某部分是因?yàn)樗皇褂靡徊糠莸奈薪閷?silicon-interposer)來(lái)連接任何尺寸的裸晶兩端。 Altera在被英特爾并購(gòu)前嘗試過該技術(shù)，其現(xiàn)在出貨的高階Stratix FPGA使用EMIB來(lái)連結(jié)DRAM堆疊與收發(fā)器。

EMIB介面與CCIX進(jìn)展

在Hot Chips大會(huì)上，英特爾介紹了兩種采用EMIB技術(shù)的介面，其一名為UIB，是以一種若非Samsung就是SK Hynix使用的DRAM堆疊Jedec連結(jié)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)；另外一個(gè)稱作AIB，是英特爾為收發(fā)器開發(fā)的專有介面，之后廣泛應(yīng)用于類比、RF與其他元件。

英特爾與Xilinx都提到了設(shè)計(jì)模組化晶片時(shí)所面臨的一些挑戰(zhàn)。 CoWoS制程要求晶片的最大接面溫度維持在攝氏95度以下；Singh提到，DRAM堆疊每減少一層，溫度大約會(huì)提高兩度；Shumarayev則表示，英特爾要求晶片供應(yīng)商為堆疊出貨的裸晶都是KGD (known good die)，因?yàn)榉庋b壞晶粒的成本問題一直是多晶片封裝市場(chǎng)的困擾。

編譯：W. Lin；責(zé)編：Judith Cheng

參考原文：Hot Chips Spotlights Chip Stacks，by Rick Merritt

(文章來(lái)源:EET 電子工程專輯 )