在半导体制造技术逐渐接近物理极限的背景下,英特尔通过系统的包装技术创新为摩尔定律的持续发展提供了一条新的技术路径。最近,英特尔举行了一次先进的包装技术分享会议,阐述了包装技术的最新进展,不仅突破了传统包装的性能瓶颈,而且重新定义了芯片集成的概率。
英特尔先进系统包装测试部副总裁 Mark Gardner 在交流会开幕式上,半导体行业正在经历半导体行业的经历 AI 随着主要范式的转变,包装技术已经从幕后走向舞台,成为系统创新的关键。
他指出,英特尔依靠从从 1970 自时代以来,包装技术的积累正在通过包装技术的积累 EMIB、Foveros 等创新方案应对多芯片集成挑战,特别是为了应对多芯片集成挑战 AI 加速器提供高密度互连、低功耗、成本优化的包装解决方案。Gardner 特别是,英特尔的差异化优势在于将包装技术与系统级改进相结合,包括热管理、电源传输等综合支持。“系统工艺协同推进”该方法正在帮助客户实现更复杂、更高性能的IC设计。
英特尔OEM的先进系统包装和测试(Intel Foundry ASAT)技术组合,包括 FCBGA 2D、FCBGA 2D 、EMIB 2.5D、EMIB 3.5D、Foveros 2.5D & 3D 和Foveros Direct 3D 等多种技术。
FCBGA 2D 作为传统包装技术的升级版,表现出显著的性能提升。该技术采用多层基板堆叠架构,通过局部高密度互连区域与全球低成本基板的结合设计,实现了性能与成本的平衡。在材料方面,英特尔开发的新型复合材料保持了固体介电常数 3.2±0.1 在范围内,与传统材料相比,减少了约 40% 信号消耗。热管理工作,优化基板堆叠结构,降低热阻指数 15%,有效提高了高功耗场景下的散热性能。在网络设备的实际应用中,该技术支持 400Gbps 高速数据传输,同时保持功耗 18W 以下,提高功耗效率 18%。
EMIB 技术系列在芯片互联领域取得了重要突破。2.5D 版本采用嵌入式硅桥技术,其最小线距 / 线距达到 10μm / 10μm,互连密度增加到 1500 个节点 / mm 。3.5D 版本通过硅通孔 (TSV) 技术实现垂直连接,保持埋孔直径 5μm,深宽比达到 10:1,支持最多 4 层芯片立体堆叠。
在工艺创新方面,低温压合键合技术将工艺温度从传统上提高 250°C 降到 180°C 下面,热预算减少 28%,显著减少了芯片在包装过程中的热应力损伤。 AWS Graviton4 在处理器的实际应用中,该技术成功集成 16 颗 HBM3 内存芯片,内存控制器选择分布式架构,每个控制器管理 4 颗 HBM,完成了 1.2TB/s 总内存带宽,内存浏览延迟保持在 75ns 之内。
Foveros Direct 3D 它代表了三维集成技术的最新进展。采用铜-铜混合键合工艺,键合间隔缩小至 3μm,键合页面的电路电阻低于键合页面的电路电阻 5mΩμm ,达到键合强度 200MPa 以上。在制造过程中,完成了制造工艺, 300mm 晶圆级直接键合,一小时即可处理 20 提高生产效率 5倍。为解决异质材料集成带来的热应力问题,开发了纳米复合应力缓冲层,热膨胀系数可调范围达到 3-7ppm/°C。在数据中心 GPU 在应用中,该技术支持 8 层芯片堆叠,芯粒间互连带宽密度达到1TB/s/mm ,同时将互连功耗降低到0.15pjp / bit,与传统方案相比,减少了 30%。
在质量控制领域,英特尔的裸片测试系统完成了许多技术创新。温变控制系统可用于温变控制系统。 1 秒内完成-40°C 到 125°C 温度循环,达到温度变化速度 165°C / s。并行检测架构支持最多 256 各检测通道同步工作,达到各通道检测精度±0.5%。基于深度学习不足的预测模型,选择三维卷积神经网络架构,训练数据集包括超出。 1000万个检测样本已经完成 99.5% 缺乏识别准确性。 GPU 在批量生产中,该系统将包装良率从 90% 提升至 97%,每年可减少数千万美元的废品损失。
玻璃基板技术展示了未来包装的发展趋势。硼硅酸盐玻璃材料的热膨胀系数保持在 3.2ppm/°C,与硅芯片完美匹配。通过飞秒激光加工技术,完成了最小化。 5μm 埋孔直径,达到深宽比 15:1.在电气性能方面,介电常数保持在 5.2@10GHz,损耗角正切值低于 0.002,提高信号完整性 50%。预计到 2026 2000年,该技术将得到支持 200×200mm 大型包装量产,每个包装可集成超过超过 20 个芯粒。
这些技术创新是正确的 AI 计算产生了深远的影响。在带宽方面,EMIB 3.5D 与 HBM3 搭配已经完成 4TB/s 存储带宽,可满足大模型训练海量数据(603138)的要求。能效方面,3D 堆叠架构降低了数据运输能耗 80%,能效比显著提高。在设计灵活性方面,支持不同的工艺节点(从7nmm) 到 5nm)芯片混合集成为异构计算提供了更多的可能性。在量产能力方面,英特尔的2.5D 月产能达到封装 15,000 晶圆当量是行业平均水平的两倍。玻璃基板量产后,预计包装成本将降低硅中介层方案 60%,为 AI 芯片的大规模布局创造了条件。
英特尔在先进包装技术领域的系统创新正在重塑半导体产业的发展轨迹。通过先进包装技术的系统创新。 FCBGA 2D、EMIB 系列、Foveros Direct 3D 随着技术的不断突破,英特尔不仅解决了传统包装技术的性能瓶颈,而且开辟了芯片集成的新范式。这些技术创新有三个显著的特点:
在技术性能上实现了质的飞跃。从质的飞跃。 FCBGA 2D的 40% 减少信号消耗,到Foveros Direct 3D 的0.15pJ / bit的极低互连功耗,再到玻璃基板 5μm 通孔加工精度,各种关键技术指标均达到行业领先水平。
这些技术创新与 AI 计算需求构成深层藕合。4TB//s 内存带宽满足大模型训练需求,80% 数据运输能耗的降低提高了能效比,而异构集成能力则是定制的 AI 加速器提供了可能性。
从产业发展的角度来看,这些创新正在推动三个层面的变化:在设计方法上,从芯片级推广到系统级协作优化;在供应链方面,促进了新包装材料和设备的发展;在商业模式中,它诞生了“封装即服务”等待新的商业形式。这些技术进步不仅解决了当前的问题 AI 性能瓶颈的计算,更多的是未来 3-5年的算率发展提供了明确的技术路线。随着光学互联等新技术的发展,包装技术创新将继续在半导体产业的发展中发挥关键作用。
这些技术进步表明,当晶体管微缩面临挑战时,包装技术创新已成为继续摩尔定律的有效途径。通过系统的技术布局,英特尔不仅巩固了自身的技术优势,而且为整个半导体产业的发展提供了方向。随着这些技术的不断演变和大规模生产的实施,预计将得到显著的推广 AI 计算、高性能计算等领域的发展,为数字经济时代提供了更强大的算率支撑。
(责任编辑:admin) |