Intel представи нови инструменти за многокристална опаковка на чипове

В контекста предстоящего барьера в производстве чипов, вызванного невозможностью дальнейшего уменьшения масштабов техпроцессов, многокристальная упаковка кристаллов выходит на первый план. Производительность будущих процессоров будет оцениваться по сложности, или, лучше сказать, комплексности решений. Чем больше функций будет интегрировано в небольшой процессорный чип, тем мощнее и эффективнее станет вся платформа. При этом сам процессор будет представлять собой платформу, состоящую из множества разнородных кристаллов, соединившихся высокоскоростной шиной, которая по скорости и потреблению не уступит единому монолитному кристаллу. Иными словами, процессор станет и материнской платой, и набором плат расширения, включая память, периферийные устройства и другие элементы.

Компания Intel уже показала реализацию двух собственных технологий для пространственной упаковки разнородных кристаллов в одном корпусе. Это технологии EMIB и Foveros. Первая представляет собой встроенные в "монтажную" подложку мосты-интерфейсы для горизонтальной компоновки кристаллов, тогда как вторая — это трёхмерная или стековая компоновка кристаллов с использованием, в том числе, сквозных вертикальных каналов металлизации TSVs. С помощью технологии EMIB компания выпускает FPGA поколения Stratix X и гибридные процессоры Kaby Lake G, а технология Foveros будет использована в коммерческих продуктах во второй половине текущего года. Например, с её помощью будут производиться процессоры для ноутбуков Lakefield.

Безусловно, Intel не собирается останавливаться на этом и продолжит активно развивать технологии прогрессивной упаковки кристаллов. Конкуренты делают то же самое. Как TSMC, так и Samsung разрабатывают технологии для пространственной компоновки кристаллов (чиплетов) и намерены продолжать развивать новые возможности.

На днях на конференции SEMICON West компания Intel вновь подтвердила, что её технологии многокристальной упаковки развиваются хорошими темпами. На мероприятии были представлены три технологии, реализация которых состоится в ближайшее время. Следует отметить, что все три технологии не станут индустриальными стандартами. Все разработки Intel остаются при ней, и будут предоставляться только клиентам на контрактное производство. показа, что её технологии для многокристальной упаковки развиваются хорошими темпами. На мероприятии представлены три технологии, реализация которых состоится в ближайшее время. Надо сказать, что все три технологии не станут индустриальными стандартами. Все разработки Intel бережёт для себя, и будет предоставлять лишь клиентам на контрактное производство.

Първата от трите нови технологии за пространствено опаковане на чиплети е Co-EMIB. Това е комбинация от технологията за евтини интерфейсни мостове EMIB с чиплети Foveros. Многокристалните стекови конструкции Foveros могат да бъдат свързани чрез хоризонтални връзки EMIB в сложни системи без влошаване на пропускната способност и намаляване на производителността. В Intel твърдят, че забавянията и пропускната способност на всички многослойни интерфейси ще бъдат не по-лоши от тези при монолитен чип. Всъщност, благодарение на максималната плътност на разполагане на хетерогенни кристали, общата производителност и енергийна ефективност на решението и интерфейсите ще бъдат дори по-високи, отколкото в случая на монолитно решение.

За първи път технологията Co-EMIB може да бъде реализирана за производството на хибридни процесори Intel за суперкомпютъра Aurora, очакван за доставяне в края на 2021 година (съвместен проект на Intel и Cray). Прототип на процесора беше показан на SEMICON West под формата на стек от 18 малки кристала на един голям кристал (Foveros), две от които са свързани хоризонтално чрез EMIB.

Втората от трите нови технологии за пространствено опаковане на чипове Intel се нарича Omni-Directional Interconnect (ODI). Тази технология не е нищо друго освен използването на интерфейси EMIB и Foveros за хоризонтални и вертикални електрически свързвания на кристали. Изваждането на ODI като отделна точка беше наложено от факта, че компанията реализира питанията на чиплетите в стека чрез вертикални TSV свързвания. Този подход ще позволи ефективно разпределение на захранването. При това съпротивлението на 70-мкм TSV канали за захранване е значително намалено, което ще доведе до намаляване на броя на необходимите канали за доставка на захранване и ще освободи площ на чипа за транзистори (например).

Накрая, третата технология за пространствени опаковки Intel нарече интерфейса кристал-кристал MDIO. Това е шина Advanced Interface Bus (AIB) в формата на физически слой за междупрограмни обмен на сигнали. Стриктно казано, това е второ поколение шина AIB, която Intel разработва по поръчка на DARPA. Първото поколение AIB беше представено през 2017 година с възможност за предаване на данни по всеки контактов канал със скорост 2 Гбит/с. Шината MDIO ще осигури обмен със скорост 5,4 Гбит/с. Тази връзка ще се конкурира с шина TSMC LIPINCON. Скоростта на обмен на LIPINCON е по-висока - 8 Гбит/с, но Intel MDIO има по-висок показател за плътност Гбайт/с на милиметър: 200 срещу 67, така че Intel заявява, че разработката им не е по-лоша от тази на конкурента.

Източник: 3dnews.ru