为什么2.5D包装成为AI芯片的“亲爱的”？

多年来，包装技术一直没有受到公众的关注。但是现在，尤其是在AI芯片的开发中，包装技术起着至关重要的作用。凭借其高的带宽优势，低功耗和高集成，2.5D包装已成为AI芯片的理想包装解决方案。在2.5D包装字段中，英特尔的EMIB和TSMC的Cowos是两颗恒星技术。众所周知，TSMC COLOUS生产能力的稀缺性严重限制了AI芯片的发展，这正是英特尔的EMIB技术可以弥补它的地方。在本文中，我们将以英特尔EMIB为例，深入分析2.5D软件包可以成为AI芯片的宠儿的原因。为什么EMIB是AI领域的理想选择？ 2.5D包装不是一个新概念，但是它在AI芯片领域的应用带来了新的活力。简化，Package2.5D是一项连接多个水平芯片的技术h硅插入器或合并的桥技术，例如英特尔的EMI。与传统的2D软件包相比，它允许在单个软件包中集成更多功能单元，例如CPU，GPU，内存（HBM）和I/O模块；与复杂的3D电池相比，它避免了过度的制造困难和热管理挑战。这种“不向上或向下的中间状态”仅为AI芯片提供了完美的平衡。 AI芯片的一个独特特征是需要高潜伏期芯片之间的高带宽和通信。例如，通过训练深度学习模型，GPU需要使用高带宽内存（HBM）快速更改数据，而传统包装技术通常受到互连带宽和功耗的限制。 2.5D软件包有意义地提高了数据传输的效率，从而在芯片之间引入了高密度互连通道，从而保持了相对简单的制造过程。这使其特别适合高性能应用程序，例如AI加速器和数据中心处理器。 “一个问题经常问我：为什么EMIB非常适合AI？是什么使这项技术适合这些应用？”英特尔包装和高级测试的副总统兼总经理马克·加德纳（Mark Gardner）说。他通过图像详细分析了EMIB作为AI加速器的理想包装技术的优势，并总结了EMIB的五个主要优势：首先，成本较低。 EMIB使用小型硅桥连接芯片，可以在饼干上生产数千个桥梁单元，从而大大改善使用。另一方面，当制造复杂的结构（例如包含12 HBM电池和几种光装芯片的大包装）时，Cookie水平的传统包装的投降非常低。 EMIB不仅可以提高收入，而且还显示了HBMS数量增长时成本优势的指数增长轻松。第二，收入更高。与其他2.5D技术相比，EMIB减少了复杂的过程步骤。传统的晶圆级包装需要涉及模具和颠簸等各种过程的芯片过程，从而增加了错误的风险。 EMIB简化了这些步骤，自然会导致更高的生产稳定性。第三，生产周期更快。更少的过程步骤不仅可以提高性能，还可以减少生产时间。与传统过程需要几天的时间不同，EMIB可以在几周内减少周期。在AI市场快速变化以及到达市场的时间很重要的情况下，提前几周获得T Datathis Power和Silicon检查数据至关重要。第四，更强的可伸缩性。 EMIB将硅桥融合到基材中，底物制造通常基于大型方形面板。这种设计大大改善了基材的使用，特别适合大型PAC需要更多HBM或复杂工作负载的KAGE。对于AI客户来说，这意味着更大的适应性和性能潜力。第五，为客户提供更多选择。英特尔铸造厂致力于为客户提供各种选择。市场上已经建立了该行业的解决方案，EMIB技术为客户提供了替代方案。在某些情况下，客户可能会选择提供多种来源或独特的来源，关键是EMIB为他们提供灵活性和选择。 EMIB技术已在生产中使用了将近十年，并且具有较友好的供应链。这些因素共同构成了EMIB是AI领域（尤其是加速器）的理想平台的原因。近年来，2.5D包装生产能力一直在面临限制，尤其是考虑到某些市场的需求不断增长，包装生产不足的问题变得越来越重要。但是，英特尔的EMIB技术已经该领域的能力明显优势。通过将Fovers 2.5D和EMIB 2.5D相结合，英特尔的综合生产能力超过了行业水平的两倍，而英特尔的解决方案无疑对关心波动或无法满足需求增长的客户非常有吸引力。根据英特尔的说法，AWS和思科在数据中心服务器字段和AI加速产品中采用了英特尔的高级包装技术。英特尔领导Pack TechnologyLap数十年。作为包装技术的先驱，英特尔已经在该行业的领导地位已有五十多年了。从初始的电线连接体系结构（电线连接）到陶瓷包装技术和芯片多芯片，英特尔继续促进包装技术的开发。如今，它使整个行业都进入了高级包装的新时代，与生态系统合作伙伴合作制定标准，包括2.5D，3D和最多3.5D技术。将Intel EMIB 2.5D作为一个例子，它的第一个产品已在质量上生产了近十年。这些成就不是在一夜之间实现的，而是长期积累的结晶。目前，英特尔铸造厂提供了完整的高级包装产品组合，以满足各种需求，从低成本到高性能：首先，低成本的FCBGA。 FCBGA（芯片芯片网格矩阵）分为两个版本：FCBGA2D和FCBGA 2D+。 FCBGA 2D是一种传统的有机包装技术，如今仍在大众生产中。它便宜且适用于I/O要求很少并且没有高速连接的产品。它是许多市场细分市场的理想选择。 FCBGA 2D+添加了FCBGA 2D的底物堆叠技术。在主板连接大小的情况下，芯片的复杂性不高，它可以有效地降低客户通过高密度基板支付的额外费用。该技术在网络设备领域特别受欢迎nd切换。然后，EMIB系列专注于高性能。 EMI（合并的多芯片互连桥）包括两种类型：EMIB 2.5D和EMIB 3.5d。 EMIB 2.5D通过基板上的微硅桥连接单层芯片或HBM电池，以在高密度和低功率芯片之间进行通信。尽管它也用于ProductChimpting，但在AI和高性能计算场（HPC）中的性能特别出色。与EMIB 2.5D相似，两者都使用固定在基板中的硅桥技术。不同之处在于，EMIB 3.5D引入了3D堆叠技术以将芯片堆叠在主动或被动基板上。这不仅保留了EMIB连接的优势，而且还增加了垂直堆叠的灵活性。与水平连接相比，有些IP最适合垂直堆叠。此外，由于包装的复杂性很高，客户希望使用EMIB技术连接这些电池，而不是使用LArge被动或主动中介。最后，有Fovers技术，该技术分为2.5D倒入2.5D。 Fovers 2.5D使用焊接连接芯片和饼干，适用于将高速I/S与小芯片组分开的情况。 Fovers Direct使用Copper-Cobine的直接连接来提供具有最高带宽和较低能量消耗的互连，并且具有无与伦比的性能。在AI和HPC应用程序中，这些技术也可以灵活地组合 - 例如，Fovers Direct 3D与HBM结合，然后与EMIB 3.5D集成以形成一种集成的多技术包装解决方案。英特尔的新半导体行业正在携带一个新的开发阶段，传统的芯片设计和制造模型不再足以满足AI和高性能计算带来的复杂需求。在这个转型期间，系统铸造和技术的协作优化的重要性已成为越来越突出。作为演员或服务提供商，英特尔认为，通过这些协作优化策略，我们可以更好地满足客户需求并创建更多的产品。在这种情况下，英特尔不仅专注于传统的包装技术，而且还在系统级别扩展体系结构和设计服务。例如，热建模和优化，能源消耗的建模和优化是英特尔多年来与内部产品部门合作的技术成就，并广泛用于各种产品。一个典型的例子是几年前发布的Intel数据GPU Max系列。该产品基于五个不同的制造过程，其中一些来自英特尔和其他第三方铸件。为了达到此产品，技术本身还不够。它还需要硅芯片和包装的协作设计，以及热管理优化，电力传输和其他链接，因此如此多的芯片可以在包装中有效工作。在包装复合体方面，英特尔详细努力。例如，在大包装中，芯片和底物在大尺寸的情况下可能存在变形问题。英特尔解决了这些扭曲的边缘管理问题，优化了过程流量和女友的设计，以确保产品性能在高复杂性下即使在高复杂性下也保持稳定和可靠。显然，好的包装不能与良好的测试分开。芯片测试是确保包装质量的锁定，尤其是确保进入包装的芯片都是“众所周知的，良好的死”（kgd）。如果包装中只有一个芯片，则测试将非常简单。但是，与现在一样，包装可以包含50个具有不同功能的芯片，例如GPU，E/O单元和HBM电池。只要芯片不好，整个包装就可以被丢弃。因此，确定CT问题提前问题，并避免浪费Theutros良好的筹码。为此，英特尔开发了技术“排序”，该技术已在生产中使用了十多年。这是通过将整个饼干切成简单芯片然后在设置基板之前进行测试来完成的。由于矩阵很小，因此热控制非常准确，甚至可以在1秒钟内以100摄氏度更改温度。这种高精度测试可以提前检测缺陷，例如GPU或计算机单元的问题，从而提高生产率和性能。过去，这种初始检测已经很有价值，但是现在，当材料和芯片花费一揽子材料和芯片的成本高达数千美元时，其重要性更加突出。尤其是在当今产品中，它可以包含10、20甚至50芯片，并且良好的产品管理已成为主要优先事项。在制造开始时添加测试步骤时，英特尔可以确保每个步骤都很好，避免了后阶段的Maiores损失。同时，英特尔的铸造服务变得越来越灵活。马克·加德纳（Mark Gardner）提到，客户现在可以根据需要选择服务：例如，仅使用英特尔的EMIB包装技术，并且将芯片交付给其他基金会进行生产；或仅使用英特尔的裸芯片测试功能。这种“按需量身定制”的模型也扩展到了晶圆制造，使客户可以专注于最重要的链接，并获得最有价值的服务。英特尔已经完成了250多个2.5D设计项目，涵盖了许多领域的应用程序，例如消费电子，FPGA，AI服务器数据中心和2.5D技术，都广泛放置在生产中。英特尔还提供价值增添的服务，以帮助客户优化产品设计，包括硅和协作式DesignMbalagens，功率传输，热管理等，并帮助客户获得丰富的经验E和技术积累。值得注意的是，英特尔与TSMC和三星等其他铸件保持了长期合作。他们制定了兼容的设计规则，以确保这些铸件生产的饼干可以完全适应英特尔的包装技术。这不仅为客户提供了更多的选择，而且还允许将来自不同供应商的技术自由合并以满足各种市场需求。未来的观点：考虑到更大的包装和玻璃基板的应用，英特尔正在积极促进包装技术的额外开发，尤其是包装尺寸和材料选择。加德纳（Gardner）透露，英特尔（Intel）正在开发120毫米x 120毫米超级包装包的大小，并计划在接下来的一到两年中公尼的批量生产。这项技术的进步将进一步扩展AI加速器包装功能，以满足较大的计算的需求。此外，英特尔对玻璃替代的投资费率和主玻璃技术也在增加。随着包装大小的增加，传统材料的局限性变得更加明显。由于其出色的性能和可扩展性，玻璃基材已逐渐成为未来包装技术的重要组成部分。加德纳（Gardner）认为，玻璃基材将在未来几年中成为主流，这将促进持续扩展和包装技术的创新。结论AI技术的持续进步以及应用程序场景的持续扩展，包装技术创新将成为促进工业转型的重要驱动力。通过许多技术包装的OGIA（例如EMIB和Fovers），英特尔不断破解技术瓶颈，提供了有效且灵活的解决方案，并带来了包装技术的未来方向。