在芯片制造領(lǐng)域,制程工藝一直被視為行業(yè)基石,其重要性不言而喻。然而,隨著半導(dǎo)體工藝復(fù)雜度日益提升,制程提升的空間逐漸收窄,而市場(chǎng)對(duì)芯片性能的追求卻從未停歇,特別是在AI時(shí)代的大潮中,這一矛盾愈發(fā)凸顯。
在此背景下,封裝技術(shù)的重要性逐漸浮出水面。它不僅能夠持續(xù)提升芯片性能,更為芯片制造帶來(lái)了前所未有的靈活性,使得理想芯片的打造成為可能,滿足多樣化市場(chǎng)需求。封裝技術(shù),正逐步成為行業(yè)的新焦點(diǎn)。
Intel,作為半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)始終致力于封裝技術(shù)的創(chuàng)新與演進(jìn)。最近,Intel先進(jìn)系統(tǒng)封裝與測(cè)試事業(yè)部的副總裁兼總經(jīng)理Mark Gardner分享了Intel在封裝技術(shù)領(lǐng)域的最新成果與見(jiàn)解。
回溯歷史,在SoC單芯片時(shí)代,封裝技術(shù)并未受到過(guò)多關(guān)注。但隨著chiplets技術(shù)的興起,封裝技術(shù)的重要性日益顯著,芯片的復(fù)雜度和優(yōu)化程度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。以AI加速器為例,一個(gè)封裝內(nèi)可能集成多個(gè)芯片,包括CPU計(jì)算模塊、GPU加速模塊、HBM高帶寬內(nèi)存等,它們需要以最優(yōu)方式整合,實(shí)現(xiàn)高性能、低延遲的互聯(lián)。
Intel在封裝技術(shù)方面擁有深厚的歷史底蘊(yùn)。從20世紀(jì)70年代的Wire-Bond引線鍵合封裝技術(shù),到90年代的倒裝鍵合、陶瓷基板技術(shù),再到近年來(lái)的EMIB 2.5D、Foveros 3D等先進(jìn)技術(shù),Intel的封裝技術(shù)經(jīng)歷了多次革新。這些技術(shù)并非一蹴而就,而是長(zhǎng)期積累的結(jié)果。例如,基于EMIB 2.5D的首個(gè)產(chǎn)品Kaby Lake-G已投產(chǎn)近十年,成為Intel與AMD合作的典范。
展望未來(lái),Intel還在不斷探索新的封裝技術(shù)。玻璃基板(Glass Substrate)和玻璃核心(Glass Core)就是其中的代表。這些技術(shù)仍在推進(jìn)中,計(jì)劃在本世紀(jì)20年代后半期推出,作為整體平臺(tái)的一部分。Intel認(rèn)為,玻璃核心的關(guān)鍵在于持續(xù)擴(kuò)展,包括微凸點(diǎn)技術(shù)、更大的基板尺寸、增強(qiáng)的高速傳輸?shù)取?/p>
在新的市場(chǎng)形勢(shì)下,Intel Foundry代工服務(wù)增加了系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)和設(shè)計(jì)服務(wù),與產(chǎn)品部門深度合作,不斷推出更先進(jìn)、更高效的封裝技術(shù),反哺產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。例如,幾年前的數(shù)據(jù)中心GPU Max(代號(hào)Ponte Vecchio)就采用了多達(dá)5種不同制造工藝,封裝了47個(gè)不同模塊,耗資千億晶體管。
Intel的封裝技術(shù)組合十分豐富。傳統(tǒng)的FCBGA(倒裝芯片球柵陣列封裝)分為FCBGA 2D和FCBGA 2D+兩種版本,適用于不同需求。EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)則分為EMIB 2.5D和EMIB 3.5D,前者適用于高密度芯片間連接,后者引入了3D堆疊技術(shù),更加靈活。Foveros系列則包括Foveros 2.5D、Foveros 3D和Foveros Direct 3D,采用焊料連接芯片與晶圓,適合高速I/O與較小芯片組分離的設(shè)計(jì)。
這些封裝技術(shù)并非停留在理論層面,而是已經(jīng)落地商用,涉及多代產(chǎn)品。然而,如何為不同芯片選擇最適合的封裝技術(shù)仍是一大挑戰(zhàn)。以EMIB為例,其作為AI芯片的理想選擇,具有成本低、良率高、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)源于EMIB橋接的小硅片設(shè)計(jì),能夠高效利用晶圓面積,提高面板利用率,適應(yīng)大型復(fù)雜封裝的需求。
Intel一直是2.5D封裝的領(lǐng)導(dǎo)者,擁有龐大的產(chǎn)能。第三方數(shù)據(jù)顯示,Intel EMIB 2.5D和Foveros 2.5D封裝的總產(chǎn)能遠(yuǎn)超行業(yè)晶圓級(jí)先進(jìn)封裝的總產(chǎn)能。迄今為止,Intel已完成超過(guò)250個(gè)2.5D封裝設(shè)計(jì)項(xiàng)目,涵蓋幾乎所有領(lǐng)域。Intel還開(kāi)發(fā)了裸片測(cè)試和堆疊芯片測(cè)試技術(shù),以確保封裝過(guò)程的可靠性和良品率。
在復(fù)雜封裝的測(cè)試和驗(yàn)證方面,Intel同樣走在前列。通過(guò)將晶圓切割成單獨(dú)的裸片進(jìn)行測(cè)試,Intel能夠在封裝前就發(fā)現(xiàn)缺陷并及時(shí)糾正,從而提高生產(chǎn)效率和良品率。這一技術(shù)使得過(guò)去只能在最終測(cè)試階段進(jìn)行的工作得以提前,降低了整體風(fēng)險(xiǎn)。