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運算需求遇關鍵問題 英特爾聯合台積電、高通打造先進封裝生態系

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運算需求遇關鍵問題 英特爾聯合台積電、高通打造先進封裝生態系

英特爾公司資深副總裁暨封裝∕測試開發事業部總經理Babak Sabi。(圖/業者提供)

上月舉辦的2022國際超大型積體電路技術研討會,英特爾公司資深副總裁暨封裝∕測試開發事業部總經理Babak Sabi,以工程專家與產業領導者的身分,說明先進封裝生態系所遇到的挑戰,並以英特爾的解決方案為例,闡述現在以及未來的推動方向,更要帶動整個產業的標準化,滿足未來運算需求。

隨著數位時代對於運算需求的增長,處理器核心越來越多、效能越來越強大,一個關鍵問題將逐漸浮上檯面:「該如何提供足夠的資料吞吐量,才能夠維持高效能、高輸出的運算結果?」大數據進一步催生高頻寬、大容量記憶體的需求,但現實情況無法隨心所欲地提升傳輸所需的功耗,需以有效率的方式傳輸大量資料。

Babak Sabi指出,位於處理器核心內部的快取記憶體為靜態記憶體(SRAM)結構,儲存單一位元通常需要6個電晶體,享有幾乎與核心一樣快的速度,倘若加大快取記憶體,則十分耗能且需要不小的矽晶片面積;在處理器封裝之外的系統記憶體為動態記憶體(DRAM)結構,儲存單一位元僅需要1個電晶體和1個電容,設計上針對容量最佳化,提升速度反而不是件容易的事。

在這兩者之間,HBM(High Bandwidth Memory)以TSV(Through-Silicon Via)堆疊多個晶粒,單一封裝使用1024bit匯流排寬度,以此提供更大的空間和更高的頻寬,但需要更高密度、更先進的封裝技術,盡可能地將HBM封裝至靠近處理器之處。

追求降低每單位位元移動的功耗需求,並持續推動互連頻寬與密度,不僅要求先進封裝需達成全面性的創新,更需要整個產業生態系一同合作,從系統、電路板、封裝再到複合晶粒體(die complex),都有要跨越的城池。

英特爾已有推動系統、電路板、封裝、晶粒開發和整合的路線圖,與先進封裝有關的內容包含:系統層級—透過改良後的晶粒和封裝架構,降低每單位位元移動時所需功耗;電路板層級—整合光學傳輸,以便繼續提升頻寬速度與密度;封裝層級—使用次世代熱界面材料(TIM)改善散熱、透過Coax MIL提升電源傳輸效率、共同封裝光學傳輸元件;複合晶粒體—提升晶粒間的互連頻寬,並制定相互溝通的產業標準(如UCIe)。

在先前英特爾也宣布將聯合台積電、微軟、三星、高通、超微及日月光投控等科技大廠,共同打造Universal Chiplet Interconnect Express(UCIe)產業聯盟,共同開拓小晶片(Chiplet)生態系,可望成為未來先進製程的新趨勢。

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