Multi chip package多芯片封裝技術對比


1. 傳統多芯片模塊封裝技術

Die 2 Die的通信是通過基板電路實現的,優點是可靠,缺點是集成的密度比較低。是一種非常原始的方式。
例子:amd Naples 的四個Chiplet之間的通信也是使用這種方式。

2. 使用硅中介層的封裝技術 -2.5D封裝

Silicon Interposer 起承上啟下的作用
缺點是:增加了厚度,增加了成本,所有Die出去的型號都要通過TSV技術過孔原本不必要,增加了成本。
目前工業界大部分的單封裝的處理器基本都是這種封裝技術。
例子:某GPU, 左側是計算引擎,右側是堆疊的HBM內存,兩者使用的是硅中介的方式互聯。
TSMC稱為是Chip on Wafer on Substrate技術,是一種使用硅中介和TSV技術的2.5D封裝技術,簡稱CoWoS。
例如Nviaia p100使用的是這種技術

3. EMIB Embedded Multi-Die Interconnect Bridge 嵌入式多芯片互聯封裝技術-intel專有的2.5D封裝

取消了中介,只增加一種橋叫做Silicon Bridge;
優點是:沒有中介層不增加封裝厚度;Die2Die通信才走Bridge,其他的走封裝基底,不需要TSV,降低了成本;Die2Die更近,速度更高,損耗更小;
例子:Intel的FPGA產品 Stratix使用了EMIB將自己的計算核心和內存芯片聯系在一起。

4. Foveros封裝技術,英特爾專用2019年才有概念。

為了應對AMD的核心暴增,在一個大芯片上集成多核難度越來越大,未來的趨勢肯定是Chiplet互聯的方式,像AMD 的ROME那樣
die和die在硅片上的通信成本比較小,在硅片下的基底上的通信需要考慮布線和距離一般成本更高
這種封裝技術着重將多個die放在另外一個die之上,並且面對面的放置,進一步縮短連線,降低時延。
但是Foveros不是代替EMIB的,而是可以EMIB共存, Foveros更加注重的是向上的擴展,EMIB更加注重的是橫向擴展。
例如: 左邊的HBM的die和右邊的Foveros的封裝之間通過EMIB互聯。
左邊的內存是3D Stack,結合Foveros一定程度是將整個芯片進化到3D封裝了。
據稱Intel將會在自己2020年發布的GPU卡上使用這種3D封裝的技術。


參考文獻:

前三種對比圖片:
Intel對自家的EMIB技術的優勢的介紹
Wikichip上對foveros的介紹
知乎上對前三種技術的優劣勢的對比
CoWoS技術的介紹



名詞解釋:

Package Substrate 基板封裝
Through Silicon Vias 過孔技術


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