把内存塞进CPU，先进封装有多神奇？

互推小编 2024-04-01

当代工巨头们开始布局封装。

还有不到一个月，英特尔全新一代Meteor Lake系列处理器就要上市了。

作为酷睿品牌下极具里程碑意义的一代产品，这代处理器被英特尔官方寄予厚望，不仅采用了全新的命名规则（酷睿 Ultra），同时还用上了目前最先进的封装技术。

就在最近，英特尔正式对外展示了酷睿Ultra 1代处理器的部分技术细节，其中最大的亮点，莫过于处理器中集成的内存了。

在Foveros封装技术下，这款CPU成品集成了16GB的三星LPDDR5X-7500内存，可提供120GB/s的峰值带宽，甚至比目前顶尖的DDR5-5200与LPDDR5-6400还快。

塞进更多晶体管，全靠3D封装

把内存塞进CPU，这不是英特尔第一次尝试。在代号Sapphire Rapids-HBM的 Xeon Max处理器上，英特尔就集成了64GB的HBM2e内存。

这是一款面向高性能计算（HPC）和人工智能（AI）的高性能芯片，拥有56个基于Golden Cove架构的性能内核，在EMIB（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，嵌入式多芯片互连桥接）封装技术的帮助下，这些性能内核一共构成了四个集群。

据英特尔称，Xeon Max配备的HBM内存足以满足最常见的HPC工作负载，并且与竞争对手的同类产品对比中，性能高出4.8倍。

图 | Xeon Max

简单来说，在CPU内部的低延迟上集成高速的HBM内存，本身就比DDR4、DDR5等内存快上不少，在服务器产品上优势会更大。

而最重要的是，集成了HBM内存的CPU，在价格上也更加优惠。

不过作为一项2.5D封装技术，EMIB技术虽然在散热、成本等方面具有优势，更适合高存力、高算力的芯片。对于制程工艺不断升级的消费级处理器来说，2.5D封装技术并不太适合。

因此除了EMIB封装技术外，英特尔还推出了3D封装技术Foveros，该技术通过使用硅通孔(TSV)，在有源转接板上集成不同类型的器件，搭配上更加灵活，同时提高了核心能力。

在2019年，英特尔首次在处理器平台Lakefield上尝试了Foveros封装技术，在指甲盖大小的芯片内塞进了1颗大核（Sunny Cove架构）和4颗小核（Tremont架构）共计5个核心，以及LPDDR4内存、L2和L3缓存和Gen11 GPU单元，组成了类似手机处理器的SoC系统。

图源网络

从这里就可以出来，在3D封装技术下，整个处理器在嵌入更多模块的前提下，实现了大幅瘦身。

对于长期以来被吐槽“挤牙膏”的酷睿芯片来说，仅凭制程工艺的提升，显然跟不上消费者的需求，因此将先进封装技术用在新一代芯片上非常好理解。

不过从目前网上透露的数据来看，酷睿14代桌面处理器仍然只是13代处理器的频率提升版本，因此集成了LPDDR5X内存的Ultra 1代处理器可能并不会这么快就面向消费级市场。

事实上，英特尔并不是第一家将内存封装到CPU上的芯片厂商，在革命性的苹果M1芯片上，就已经首次集成了LPDDR内存。

虽说该内存并不位于处理器本身内，但从结构上来说，它仍然属于同一硅片的一部分，因此苹果也成为了全球第一家在客户端 CPU 中使用封装 LPDDR内存的公司。这背后，同样离不开先进封装技术的功劳。

除了将内存塞进CPU以外，先进封装在今年大火的AI芯片上也是发挥了非常大的作用。

此前，靠着成熟的工艺制程，以及独特的CoWoS（Chip On Wafer On Substrate）封装工艺，台积电一直为英伟达GPU芯片代工。

该工艺原本为移动端处理器开发的制程工艺，能够减少芯片70%的体积。在如今的AI时代，AI芯片对于先进封装的需求更加迫切。

简单来说，随着运算需求的日益复杂，异构计算大行其道，更多不同类型的芯片需要被集成在一起，先进封装通过提升了芯片集成密度和互联速度的做法，大幅提升了相关产品的内存容量和数据传输速率。

因此除了英伟达GPU以外，包括亚马逊AWS、博通、思科和赛灵思在内的芯片厂商，都有非常大的CoWoS封装需求。

而在5G、自动驾驶汽车、物联网技术，以及XR等领域，这些新兴的应用半导体同样对先进封装需求十分旺盛。

从芯片结构来看，这类芯片需要满足高性能、小尺寸和低功耗等特性，因此需要实现更高密度的集成，并大大减少对面积的浪费，从而实现更小体积、更好散热、更高集成度等目标。相较于传统封装，先进封装尤其是3D封装在功能和性能上具有非常多的优势。

另一方面，随着半导体应用愈发丰富，先进封装技术还需要承担一些辅助手段，为芯片设计公司提供思路，降低了晶圆厂的制造门槛。

值得一提的是，不少厂商都在积极布局先进封装技术。除了英特尔主推的EMIB、Foveros技术以及台积电主推的CoWoS技术以外，台积电旗下还有InFo、SoIC等方案；三星也发展I-cube、X-Cube等先进封装技术。

而传统的封装巨头也在积极布局先进封装技术。

可以说，在芯片行业回暖之前，芯片巨头们能度过这个冬天的手段并不多，提前布局先进封装，为需求爆发打好基础，并不是一件坏事。

本文作者：jh，观点仅代表个人，题图源：网络

欢迎关注微信公众号：镁客网（im2maker），更多干货在等你！

[注：本文部分图片来自互联网！未经授权，不得转载！每天跟着我们读更多的书]

互推传媒文章转载自第三方或本站原创生产，如需转载，请联系版权方授权，如有内容如侵犯了你的权益，请联系我们进行删除！

如若转载，请注明出处：http://www.hfwlcm.com/info/290735.html