生成式AI的時代正在到來，AI模型越來越強大，對算力的需求越來越高，而AI算力的提升，又進一步刺激更龐大模型的誕生。

在提升AI芯片性能的過程中，需要在單個封裝內(nèi)集成CPU、加速器、內(nèi)存等多個芯片。傳統(tǒng)的封裝已經(jīng)跟不上AI芯片對高帶寬、低功耗、緊湊集成的要求。

“過去，先進封裝技術(shù)常被忽視，但如今系統(tǒng)級代工廠（systems foundry）以及系統(tǒng)技術(shù)協(xié)同優(yōu)化（system technology co-optimization）的概念變得愈發(fā)重要。”英特爾先進系統(tǒng)封裝與測試事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理Mark Gardner表示。

對于先進封裝，許多人都將目光轉(zhuǎn)向了晶圓級先進封裝，然而Mark Gardner卻說EMIB 2.5D才是AI領(lǐng)域的理想選擇，這是為什么？

先進封裝的產(chǎn)能限制

3D先進封裝是許多業(yè)界領(lǐng)先的AI芯片的首選，這些AI芯片面臨3D先進封裝的產(chǎn)能與良率問題。

先進封裝的產(chǎn)能成為了能否生產(chǎn)出先進AI芯片，滿許AI模型對算力需求的前提。

根據(jù)市場研究機構(gòu)的數(shù)據(jù)，過去幾年，行業(yè)在2.5D封裝產(chǎn)能面臨諸多限制，不能夠充分滿足市場需求。

“當(dāng)我們將Foveros 2.5D與EMIB 2.5D的產(chǎn)能相結(jié)合時，綜合產(chǎn)能是當(dāng)前行業(yè)水平的兩倍以上。”Mark Gardner進一步表示，“我們已經(jīng)完成了超過250個2.5D設(shè)計項目，這些項目既涉及英特爾產(chǎn)品，也涵蓋其他無晶圓廠客戶的需求，應(yīng)用范圍從消費級產(chǎn)品到FPGA、服務(wù)器數(shù)據(jù)中心以及AI加速器?！?/p>

雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))了解到，EMIB 2.5D的首個產(chǎn)品已經(jīng)投產(chǎn)近十年了。

那為什么EMIB 2.5D仍是AI芯片的首選？

EMIB 2.5D先進封裝是AI最佳選擇的五大理由

EMIB（嵌入式多芯片互連橋）采用嵌入基板中的硅橋技術(shù)，當(dāng)需要高密度的芯片間連接，希望在基板上直接連接多個小芯片（Chiplets），實現(xiàn)低功耗連接時，EMIB是一種理想的選擇。

EMIB系列包含了EMIB 2.5D和EMIB 3.5D，EMIB 2.5D支持單層芯片，也可以進行HBM（高帶寬存儲）堆疊。EMIB 3.5D與EMIB 2.5D類似，差別在于EMIB 3.5D引入了3D堆疊技術(shù)。

Mark Gardner認(rèn)為，EMIB 2.5D是AI最佳選擇的理由有五個優(yōu)勢。

第一個優(yōu)勢是成本。對比晶圓級封裝，EMIB橋接是一種非常小的硅片，由于尺寸小，可以充分利用晶圓面積。相比采用晶圓級封裝只能得到少量成品，會浪費大量空間和資源，EMIB有顯著的高效利用率的優(yōu)勢。

“當(dāng)擴展到更大面積的硅片復(fù)合體時，封裝內(nèi)HBM的數(shù)量越多，EMIB的成本優(yōu)勢相比晶圓級的封裝技術(shù)呈指數(shù)級增長?！?/strong>Mark Gardner補充表示。

EMIB 2.5D的第二、第三點優(yōu)勢緊密相連，即更高的良率和更快的生產(chǎn)周期。

晶圓級的封裝，始終存在晶圓封裝步驟，有時稱為“芯片對晶圓”（Chip-on-Wafer）步驟，包括將頂層芯片附著到晶圓上，并涉及模具、凸點等。這些步驟顯然增加了良率損失的風(fēng)險，因為步驟越多，復(fù)雜度越高，所需時間也越長。

“這種步驟的改進并不是幾天，而是幾周的時間周期?！盡ark Gardner指出，“EMIB能夠讓客戶更快獲得加電測試數(shù)據(jù)、硅片驗證數(shù)據(jù)等，更高的良率和更短的生產(chǎn)周期成為EMIB技術(shù)?！?/p>

EMIB的第四個優(yōu)勢是英特爾將硅橋嵌入基板的做法。

制造基板時，是在一個大的方形面板上進行，這種做法能夠極大地提高基板面板的利用率。由于基板的尺寸規(guī)格與面板格式相匹配，它具備很好的可擴展性，能夠適應(yīng)大型復(fù)雜封裝的需求。

“AI領(lǐng)域的客戶可能希望在一個封裝中集成更多的HBM（高帶寬存儲器），并且希望在一個封裝中容納更多的工作負(fù)載內(nèi)容，這種技術(shù)顯然能夠滿足這些需求?！盡ark Gardner表示。

第五個優(yōu)勢就是能給客戶提供更多選擇。

EMIB作為市場上已有既定的行業(yè)解決方案的替代方案，而英特爾代工致力于為客戶提供多樣化的選項，EMIB為客戶提供了靈活性和選擇權(quán)，不同工藝節(jié)點、不同材料的芯片可以通過EMIB 2.5D封裝在一起，芯片廠商可以自由選擇最適合的IP模塊實現(xiàn)最優(yōu)的計算架構(gòu)。

至于EMIB 3.5D，它不僅具備EMIB的優(yōu)勢，還增加了堆疊的靈活性，因為某些IP更適合垂直堆疊，而不是水平連接。

英特爾還有Foveros技術(shù)，包括Foveros 2.5D和Foveros 3D。與EMIB 3.5D類似，F(xiàn)overos技術(shù)可以與其他中介層技術(shù)結(jié)合使用。

“在AI和HPC產(chǎn)品中，可以結(jié)合使用多種技術(shù)。例如，可能會采用Foveros Direct 3D，同時與HBM連接，最終形成EMIB 3.5D封裝。這些技術(shù)并非互斥，可以結(jié)合到一個封裝中。”Mark Gardner表示。

Foveros Direct的特點是不采用焊料與焊料連接，而是采用銅-銅直接鍵合。這種連接方式能夠?qū)崿F(xiàn)最高的帶寬和最低功耗的互連。

Mark Gardner透露，英特爾代工正在開發(fā)120×120毫米的封裝尺寸的超大封裝（Large Packages），預(yù)計將在1-2年內(nèi)進入量產(chǎn)。

先進封裝時代，提升良率更有價值

芯片制造過程中良率的改善一直非常有價值，如今封裝的材料成本加上所有硅片內(nèi)容達到數(shù)千美元時，這種改進就變得尤為關(guān)鍵。

因為，一個封裝內(nèi)僅有一顆芯片時，情況相對簡單。但如果有50塊不同的芯片組合在一起，一塊壞的就會毀掉另外49塊好的芯片。

英特爾開發(fā)了一種名為“裸片測試”（Die Sort）的技術(shù)，它已經(jīng)在生產(chǎn)中使用了十多年?！拔覀儠⒄A分割成一個個單獨的裸片，并在組裝到基板之前對它們進行分類和測試?！盡ark Gardner說，“這種方法在過去一直很重要，但在當(dāng)前環(huán)境下變得更加關(guān)鍵?！?/p>

英特爾代工調(diào)整了策略，提供更靈活的服務(wù)。例如，客戶可以僅選擇EMIB技術(shù)或封裝服務(wù)，而芯片部分則來自其他代工廠，或者只需要測試方案，例如裸片測試（Die Sort）能力，英特爾代工也可以單獨提供。

英特爾代工也提供的額外增值服務(wù)。

“包括我們在各種設(shè)計上的豐富經(jīng)驗。我們還可以幫助客戶優(yōu)化他們的產(chǎn)品，無論是硅與封裝的協(xié)同設(shè)計、設(shè)計策略，還是功率傳輸、高級建模和熱管理等?！盡ark Gardner說。

顯然，英特爾代工正在利用其深厚的積累提供差異化的設(shè)計、先進封裝、測試能力，這是一個明智的策略，也是英特爾把握生成式AI時代重要機遇的重要一環(huán)。

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