今日，英特爾中國研究院院長宋繼強(qiáng)受邀參加了國內(nèi)知名IC媒體與非網(wǎng)主辦的《異構(gòu)時(shí)代，叱咤“封”云》論壇直播活動(dòng)，就“先進(jìn)封裝”這一話題與中國電子學(xué)會(huì)(CIE)高級(jí)會(huì)員和IEEE會(huì)員李楊、創(chuàng)道投資合作人步日欣以及知名EDA公司Cadence技術(shù)總監(jiān)王輝進(jìn)行了深入探討。宋繼強(qiáng)在此次論壇上表示：“目前各類需求已經(jīng)讓先進(jìn)封裝走向前臺(tái)，先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)將實(shí)現(xiàn)騰飛。”
在疫情的推動(dòng)下，智能應(yīng)用場景呈井噴式爆發(fā)，同時(shí)隨著人工智能滲入到各個(gè)領(lǐng)域，5G也覆蓋到我們生活的方方面面，越來越多的設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)形式也多種多樣，因此對于算力增長又提出了新的要求。
宋繼強(qiáng)表示，目前要解決算力增長問題，除了繼續(xù)通過CMOS微縮來提高密度之外，能夠?qū)⒉煌瞥毯图軜?gòu)、不同指令集、不同功能的硬件進(jìn)行組合的異構(gòu)計(jì)算也已經(jīng)成為解決算力瓶頸的重要方式。而要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)計(jì)算，先進(jìn)封裝技術(shù)在其中扮演了關(guān)鍵角色，能夠快速達(dá)到芯片需要的功耗、體積、性能的要求，降低成本，同時(shí)也是目前技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的解決方案。
封裝 “拐點(diǎn)” 已至
封裝技術(shù)的重要性正在逐漸凸顯。芯片封裝在電子供應(yīng)鏈中看似不起眼，卻一直在發(fā)揮關(guān)鍵作用，作為處理器和主板之間的物理接口，封裝為芯片的電信號(hào)和電源提供了著陸區(qū)。在如今這個(gè)“以數(shù)據(jù)為中心”的時(shí)代下，封裝技術(shù)無疑將更加重要。在此次《異構(gòu)時(shí)代，叱咤“封”云》的論壇上，現(xiàn)場的嘉賓也一致認(rèn)為，通過先進(jìn)封裝技術(shù)也能夠更好地提高芯片內(nèi)集成密度，并且靈活度高、發(fā)展空間大。隨著對算力的更高需求和封裝技術(shù)的快速發(fā)展，封裝技術(shù)“拐點(diǎn)”已至。“各種各樣的需求已經(jīng)把先進(jìn)封裝推到前臺(tái)，”宋繼強(qiáng)表示。
為此，宋繼強(qiáng)舉了兩個(gè)例子。首先是芯片的小型化、輕薄化。隨著便攜式設(shè)備的興起，對于芯片的小型化要求也越來越高，需要把以前分散在板級(jí)的多個(gè)芯片、計(jì)算芯片、存儲(chǔ)芯片、IO芯片已經(jīng)整合，而多維立體的先進(jìn)封裝技術(shù)，如2.5D和3D技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更小的體積和更小的功耗。英特爾就曾實(shí)現(xiàn)將至強(qiáng)處理器、獨(dú)立顯卡GPU和HBM通過先進(jìn)封裝技術(shù)在板級(jí)實(shí)現(xiàn)了超級(jí)計(jì)算機(jī)的功能。
第二個(gè)例子是芯片的高密度和多架構(gòu)融合。隨著全球智能化的快速推進(jìn)，底層的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施需要成倍甚至指數(shù)級(jí)的增長，計(jì)算的類型也是多種多樣的，涉及整個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸、處理和存儲(chǔ)，包含CPU、GPU、ASIC和FPGA的XPU架構(gòu)將逐漸成為主流，這也需要先進(jìn)封裝技術(shù)的加持。
從國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)來看，先進(jìn)封裝技術(shù)也有著充分的“地利”優(yōu)勢。宋繼強(qiáng)表示，目前中國是公認(rèn)的需求多，整個(gè)半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)鏈都在這兒，在中國也能夠快速地把多種技術(shù)運(yùn)用起來，也有很多細(xì)分的產(chǎn)業(yè)可以分別測試不同的封裝類型。另外，宋繼強(qiáng)也認(rèn)為目前不管是學(xué)術(shù)圈、產(chǎn)業(yè)圈，都非常認(rèn)同異構(gòu)集成是未來的趨勢，這是先進(jìn)封裝的“人和”優(yōu)勢。“先進(jìn)封裝真正是具備‘天時(shí)’、‘地利’和‘人和’的技術(shù)，勢必會(huì)騰飛，”宋繼強(qiáng)表示。
英特爾引領(lǐng)先進(jìn)封裝
提到“先進(jìn)封裝”，英特爾在其中扮演了“領(lǐng)頭人”的角色。作為半導(dǎo)體巨頭，英特爾在幾年前就已經(jīng)開始進(jìn)行先進(jìn)封裝技術(shù)的研究，并取得了矚目的成績。英特爾對于先進(jìn)封裝的愿景是能夠在一個(gè)封裝內(nèi)連接芯片和小芯片，并達(dá)到單晶片系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)的性能。
目前，英特爾已經(jīng)具備了EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）2D封裝、Foveros 3D封裝技術(shù)，通過高密度的互連技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高帶寬、低功耗，并實(shí)現(xiàn)相當(dāng)有競爭力的I/O密度。英特爾還融合了2D和3D技術(shù)，推出了CO-EMIB技術(shù)，將更高的計(jì)算性能和能力連接起來，基本達(dá)到了單晶片的性能。英特爾的全新全方位互連技術(shù)（ODI）為封裝中小芯片之間的全方位互連通信提供了更大的靈活性。
在去年“架構(gòu)日”上推出的Hybrid Bonding（混合結(jié)合）技術(shù)為異構(gòu)計(jì)算而生，能夠加速實(shí)現(xiàn)10微米及以下的凸點(diǎn)間距，提供更高的互連密度、帶寬和更低的功率，屬于業(yè)界領(lǐng)先水平。
技術(shù)門檻高，需要合力推進(jìn)
先進(jìn)封裝技術(shù)讓為產(chǎn)業(yè)帶來新的曙光，但宋繼強(qiáng)也表示，目前先進(jìn)封裝技術(shù)就像幾年前的深度學(xué)習(xí)一樣，是一個(gè)很深的技術(shù)概念，大家對它的期望值很高，但是還需要幾年的探索期和磨合期。
談到先進(jìn)封裝的技術(shù)難度，宋繼強(qiáng)表示由于要把不同的芯片通過平面或者是2.5D和3D的方式進(jìn)行堆疊，線路之間需要進(jìn)行連接，線寬還有線的密度帶來的干擾，以及堆疊后的散熱問題都是非常復(fù)雜并且具有挑戰(zhàn)的問題。以前傳統(tǒng)的封裝，芯片的前端和后端的設(shè)計(jì)可以分離，但是越先進(jìn)的封裝，特別是到3D封裝，它和后端設(shè)計(jì)就要緊密地耦合起來，因此對于設(shè)計(jì)流程、人才的能力要求非常高，”宋繼強(qiáng)表示。
為此，對于發(fā)展先進(jìn)封裝，宋繼強(qiáng)的建議是需要找到封裝領(lǐng)域內(nèi)的專家和應(yīng)用領(lǐng)域的專家，共同探索清楚需要用到什么級(jí)別的技術(shù)，這是關(guān)鍵。其次，也需要產(chǎn)業(yè)界共同的努力來推動(dòng)先進(jìn)封裝技術(shù)的規(guī)范制定。
據(jù)宋繼強(qiáng)介紹，目前英特爾已經(jīng)參與到了開源項(xiàng)目CHIPS聯(lián)盟，提出了一些如AIB接口的標(biāo)準(zhǔn)，能夠讓更多產(chǎn)業(yè)界公司的芯片進(jìn)行互連，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)范的建立。
英特爾作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，一直在先進(jìn)封裝領(lǐng)域引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。先進(jìn)封裝時(shí)代已至，期待有更多產(chǎn)業(yè)合作伙伴加入先進(jìn)封裝領(lǐng)域，共同推動(dòng)這項(xiàng)重要技術(shù)“再創(chuàng)新高”。
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