一塊芯片塞下12 塊HBM內存,3.5D封裝又來(lái)卷了

jh 6個(gè)月前 (12-06)

博通配臺積電,又贏(yíng)了。

2.5D和3D封裝技術(shù)還沒(méi)打完架,最近半導體行業(yè)又“冒出”了3.5D封裝技術(shù)。

就在昨天,博通宣布推出行業(yè)首個(gè) 3.5D F2F 封裝技術(shù)——3.5D XDSiP 平臺,該平臺將為用于富士通自研的2nm MONAKA 處理器。

富士通是日本老牌的科技IT公司,半導體也是集團業(yè)務(wù)的其中一項。雖然日本芯片這些年基本上遠離了主流市場(chǎng),但在超級計算機這種專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,富士通一直在發(fā)力,旗下A64FX處理器曾助力日本超級計算機"富岳"(Fugaku)登上全球超算第一的寶座。而隨著(zhù)英偉達和AMD的處理器紛紛到位,富士通也需要用一款新芯片替代A64FX。

按照計劃,MONAKA 將采用3D Chiplet的設計方案,其中處理器核心die基于2nm工藝打造,據富士通透露,2nm的核心die區域僅僅占了整個(gè)芯片面積的不到30%,從而帶來(lái)極高的能效表現,只需用到風(fēng)冷。同時(shí)3D眾核架構使其可以塞入雙插槽144個(gè)核心,實(shí)現極低的延遲和更高的帶寬。

這么一看,設計上的確是為了超算來(lái)做考慮 。

不過(guò)我們都知道,2nm工藝的制程難度遠超以往,從EUV光刻到材料選擇,都面臨著(zhù)巨大的挑戰。傳統的微縮方法已不再足夠支持2nm,即使強如臺積電也選擇放緩2nm量產(chǎn)的時(shí)間點(diǎn)。這時(shí)候,2nm與先進(jìn)封裝雙線(xiàn)并進(jìn)就成了推動(dòng)芯片性能的“折中方案”。

先來(lái)說(shuō)說(shuō)博通推出的3.5D封裝,據《IT之家》報道,3.5D XDSiP 平臺可在單一封裝中集成超過(guò) 6000mm2的硅芯片和多達 12 個(gè) HBM 內存堆棧,可滿(mǎn)足大型 AI 芯片對高性能低功耗的需求。

具體來(lái)看,博通的 3.5D XDSiP 在 2.5D 封裝之外還實(shí)現了上下兩層芯片頂部金屬層的直接連接,同時(shí)具有最小的電氣干擾和卓越的機械強度。

而這一“面對面”的連接方式相比傳統“面對背”式芯片垂直堆疊擁有 7 倍的信號密度,最大限度減少了 3D 芯片堆棧中各組件間的延遲,相較平面芯片間 PHY 接口功耗大幅降低九成,實(shí)現了更小的中介層和封裝尺寸,從而在節省成本的同時(shí)還改善了大面積封裝的翹曲問(wèn)題。

其實(shí)簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō),3.5D封裝技術(shù)就是將3D與2.5D兩種封裝技術(shù)再次結合起來(lái),通過(guò)將邏輯芯片堆疊,并將它們分別粘合到其他組件共享的基板上,創(chuàng )造了一種新的架構,能夠縮短信號傳輸的距離,大幅提升處理速度。

當然,選擇3.5D封裝技術(shù)的目的還是通過(guò)垂直堆疊芯片元件使每個(gè)元件搭配合適的制造工藝,同時(shí)縮小中介層和封裝尺寸,從而顯著(zhù)提高性能、效率和成本。這非常符合MONAKA處理器核心die區域小的特點(diǎn)。

值得一提的是,博通一直都是臺積電的長(cháng)期客戶(hù),基本上由博通設計的芯片最終都會(huì )送去臺積電流片。這幾年臺積電與博通的緊密合作,也吸引了許多AI 客戶(hù),在博通與臺積電這層合作關(guān)系下,拿到芯片的成本和時(shí)間都會(huì )更小,這也讓博通的 3.5D XDSiP 平臺打一波廣告。

至于性能如何,那就是另外一回事了。

據博通介紹,其大多數“消費級 AI 客戶(hù)”已采用3.5D XDSiP 平臺技術(shù),正在開(kāi)發(fā)的 3.5D 產(chǎn)品已達 6 款,將于 2026 年 2 月開(kāi)始生產(chǎn)出貨。而從官網(wǎng)展示的六個(gè) 3.5D XDSiP 案例來(lái)看,目前已經(jīng)有四款產(chǎn)品基本上已經(jīng)確認面世,其中就包括MONAKA 處理器,這也非常符合臺積電2nm工藝量產(chǎn)的時(shí)間節點(diǎn)。

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