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发帖数: 2469 | 1 随着数据量的爆发、数据形态的变化，以及AI、5G、IoT物联网、自动驾驶等新应用的
层出不穷，计算面临着全新的需求，我们正进入一个以数据为中心、更加多元化的计算
时代，传统单一因素技术已经无法跟上时代。
作为半导体行业巨头，Intel这些年来的工作重心和战略方向也不断调整，从早期的以
PC为核心、摩尔定律为指导方针，逐步转向以数据为中心，而面对智能互联的未来新世
界，Intel也在做着多方面的准备。
去年底，Intel首次提出了全新的六大技术支柱，全方位构建未来愿景，其中制程工艺
与封装被视为最底层也是最核心的一环，可以说是架构、内存与存储、互连、软件、安
全其他五大支柱的基石。
制程工艺大家都不陌生，xx纳米天天都能听到，那么封装为何能与其并列呢？
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
在电子供应链中，芯片封装通常都很不起眼，也极少有人关注，但却一直默默地发挥着
关键作用，没有它芯片就无从与外界高效连接、沟通。
而随着半导体和芯片技术的日益高度复杂化，特别是不同芯片的协同工作越来越重要，
先进封装技术的作用也日益凸显，成为推动新时代摩尔定律继续前进的核心要素。
同时，封装也不仅仅是把制作好的芯片打包加个“外壳”那么简单，而是涉及到一整套
完整流程，从晶圆级测试、硅芯片处理与验证，到芯片基板与其他材料整合封装，再到
后期芯片测试、电路板开发，都是技术含量满满。
凭借领先的基础技术，Intel在封装技术上希望通过在一个封装内连接多个芯片和小芯
片，并实现高带宽、低功耗的高密度互连，最终达成SoC单芯片的功能和性能。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
高度重视先进封装技术的Intel，也不断拿出新的多芯片封装(MCP)成果，从前年的EMIB
到年初提出的Foveros，再到近期集中爆发的Co-EMIB、ODI、MDIO，与先进的制程工艺
相结合，都是芯片架构设计师的最强有力后盾，也为芯片未来差异化演进奠定了坚实的
基础。
近日，Intel又邀请多位公司高层和技术专家，包括Intel集团副总裁兼封装测试技术开
发部门总经理Babak Sabi、Intel院士兼技术开发部联合总监Ravindranath (Ravi) V.
Mahajan、Intel封装研究事业部组件研究部首席工程师Adel Elsherbini、Intel制程及
封装部门技术营销总监Jason Gorss，联合讲解了Intel先进封装技术的奥妙，绝对的硬
核级干货，这里我们也尝试为大家做一次科普。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
首先，Intel为何会如此重视封装技术，并提出不同的新样式，其实原因很简单。
我们知道，在传统芯片设计理念上，我们都是尽可能地把不同模块整合在一颗SoC上，
集成度越来越高，CPU、GPU、内存控制器、I/O核心等等都被塞到一起，并使用同一种
工艺制造。
在芯片和技术复杂度、工艺难度都不高的时候，这种理念非常合适，但随着时代的发展
，技术难度、功耗、成本等越来越难以控制，必须扭转观念。
要知道，如今的不同芯片架构都有不同的使命，更加专精，强行用一种工艺整合在一起
，并不是最合适也不是最经济的做法，比如传统CPU与新型加速器，各自独立工作效果
反而更好，另外不同的新品IP对于制程工艺的要求也不同，CPU这种自然是越新越好，I
/O单元则并不敏感。
于是，如何将这些不同的IP以最优化的方式组合在一起，达到尺寸、性能、互连、功耗
、发热、成本等各方面的均衡，就成了对封装技术最大的挑战，这也是Intel一直努力
解决的。
而先进封装技术实现的重点或者说难点，主要在于轻薄小巧、高速信号、密度和间距缩
微三大方面，这也正是Intel一直努力攻克的。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
接下来，我们就逐一浏览Intel目前各种先进封装技术的特点和优势。
一、EMIB
EMIB全称为Embedded Multi-Die Interconnect Bridge，意为“嵌入式多裸片互连桥接
”。
这个名词大家可能会感觉比较陌生，不过说起最典型的产品肯定就明白了，那就是Kaby
Lake-G，Intel首次集成AMD Vega GPU图形核心，它和HBM显存之间就是独立裸片采用
EMIB整合封装在一起的。
EMIB是一种高密度的2D平面式封装技术，可以将不同类型、不同工艺的芯片IP灵活地组
合在一起，类似一个松散的SoC。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
在这种封装方式中，发挥核心作用、连接不同裸片的是硅中介层(Interposer)，通过它
可以灵活地混搭各种裸片，诸如CPU、GPU、HBM显存等等，对于裸片的尺寸等也没有严
格要求，而且整体制造简单，封装工艺也是标准的，成本上非常经济。
不过它也有一些不足之处，比如中介层增加了额外的连接步骤，容易影响性能，而且中
介层的尺寸也有限制，所以更适合一些集成裸片不多、互连要求不太高的产品。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
二、Foveros
2D EMIB可以说是Intel先进封装技术的一个全新起点，但是2D平面的发挥空间显然有限
，Foveros 3D立体封装应用而生。
Foveros首次为处理器引入了3D堆叠式设计，是大幅提升多核心、异构集成芯片的关键
技术。
不同于以往单纯连接逻辑芯片、存储芯片，Foveros创新性地把不同逻辑芯片堆叠、连
接在了一起，可以“混搭”不同工艺、架构、用途的技术IP模块、各种内存和I/O单元
，其中I/O、SRAM缓存、传输总线整合在基础晶圆中，高性能逻辑单元则堆叠在顶部。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
这样一来，传统大芯片可以分解成更小的小芯片组合，同时可将之前分散的不同模块合
为一体，以满足不同应用、功耗范围、外形尺寸的设计需求，以更低的成本实现更高的
或者更适宜的性能。
由于采用3D堆叠，Foveros的封装密度、集成度都更高。2D EMIB封装裸片间距可以做到
55微米，未来也只能缩微到30-45微米，3D Foveros现在就能实现50微米间距，未来还
可进一步降至20-35微米(有焊料)，甚至是20微米以下(无焊料)。
Foveros封装的首款产品代号Lakefield，采用最新10nm工艺制造，同时集成22nm小核心
和诸多扩展单元，将在今年底出货。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
三、Co-EMIB
2D EMIB、3D Foveros各有所长，而将两者有机融合在一起，就诞生了Co-EMIB，基于高
密度的互连技术，可以将多个3D Foveros芯片通过EMIB互连在一起，制造更大规模的芯
片，最终实现高带宽、低功耗，以及相当有竞争力的I/O密度，也能实现不同芯片、模
块更灵活的组合，基本达到SoC的性能。
更形象一点说，Co-EMIB封装可以首先实现多个不同的Foveros 3D封装堆叠模块，每个
模块内包含多个顶部裸片，而不同裸片高速、紧密相连，彼此间距小于50微米。
然后，多个Foveros 3D模块与其他独立裸片、内存裸片，均通过EMIB连接在基板之上，
统一封装，构成一个统一的整体。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
四、ODI
ODI全程为Omni-Directional Interconnect，也就是Omni方向性互连的意思，其中Omni
-Path正是Intel用在数据中心里的一种高效互连方式。
“方向性”一词恰如其分地概括了ODI的精髓，灵活支持水平、垂直两种互连、通信方
式，更加立体化，同时裸片间的间距和通道依然极短。
顶部的裸片可以利用EMIB互连技术与同一平面上的其他裸片进行水平方向上的通信，也
可以类似Foveros的方式通过硅通孔(TSV)技术与其下的裸片进行垂直方向上的通信，从
而实现全方位的互连通信。
此外，ODI封装中的互连通孔更大，所以带宽高于传统TSV，电阻和延迟则更低，整体性
能更优秀，电流也可以直接从封装基底供给到各个裸片，实现更稳定的供电。
ODI封装所需要的垂直通孔通道数量也少于传统TSV，为有源晶体管释放更多空间，因此
可以减小裸片面积，可容纳更多晶体管和更高性能。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
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五、MDIO
MDIO全程为Multi-Die IO，也就是多裸片输入输出，是此前AIB(高级互连总线)的进化
版，为EMIB提供一个标准化的SiP PHY级接口，可互连多个小芯片组合。
MDIO封装支持对小芯片IP库的模块化系统设计，能效更高，响应速度和带宽密度可以是
AIB技术的两倍以上。
MDIO封装产品将在2020年推出，相比基于第一代AIB技术的新品，带宽、密度、电压、
能效各方面指标都有了极大的提升，其中针脚可达5.4Gbps。
值得一提的是，台积电也宣布类似的封装技术LIPNCON，同样会在明年落地，规格上除
了带宽高于MDIO，其他都明显落后。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
此外，除了上述已经基本成熟的芯片封装技术，Intel还在前瞻性地研究各种新的、更
高效的封装互连技术，包括用于裸片堆叠的高密度垂直互连、实现大面积拼接的全横向
互连、无未对准通孔等等。
毕竟只有做好互连这种基础性技术，才能真正将不同裸片模块整合在一起，形成一个有
机的整体，真正实现更灵活的功能、更强大的性能，媲美SoC单芯片。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
另外，多个小芯片整合封装在一起后，质量测试会成为一个突出的问题，Intel也充分
意识到了这一点，会确保采用全部技术能力和创新方案，进行更加完整、深入的测试验
证，同时在成品出炉后也会进行全方位的测试，确保达成预期质量和性能。
如今的IC开发中测试验证变得越来越关键，Intel会采用一些内部专属的验证设计规则
，更加高效地完成测试流程，并进行更开放的产品验证，此外因为市面上没有任何方案
可以满足当前需求，还在内部开发新的测试设备， 以进一步提高测试验证效率。
功耗散热同样是个关键点，Intel也有相应的技术和储备，可以很好地解决整合封装底
部裸片的热区和热点，还有单片分割技术，同时也会进一步减少底部裸片向顶部裸片的
热传导，改善导热属性。
至于成本，可以从辩证的角度去看。如果是把多个不同模块整合封装在一个比较大的芯
片内，硅成本是会提高，但是封装成本大大降低了。如果是把所有模块都集成于一个小
面积的SoC芯片上，硅成本可以得到控制，但是封装难度和成本又大大增加。
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
总结：
在以往，恐怕没有多少人关注过封装技术，更想不到它对于未来新品发展的关键作用，
Intel则通过自己前瞻性的眼光、雄厚的技术实力，向我们展示了一个全新的世界——
原来，未来芯片还可以这样玩儿！
一方面，不同的封装技术可以各自面向不同的应用需求，用在最契合的细分市场甚至不
排除定制化设计。
另一方面，不同的封装技术也并不互相排斥，甚至可以针对性地组合在一起，应对新型
需求，就像Co-EMIB就是EMIB、Foveros融合的产物一样。
在异构集成时代，拥有六大技术支柱支撑的Intel拥有毋庸置疑的压倒性优势，单单就
封装技术而言，Intel也有着整体、全面的解决方案。
值得一提的是，虽然这些封装技术方案都是Intel专属的，暂无计划对外开放授权，不
过Intel也在尝试推动封装行业标准化的建立，并且已经与两三家行业机构进行了早期
接触。
半导体技术发展到今天，摩尔定律已经不可能像传统趋势那样继续飞速前行，但是通过
六大技术支柱的土洞，Intel赋予了摩尔定律新的含义，未来可期！
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
最后附上现场拍摄的一些Intel封装样片，你们能看出各自对应哪种封装技术吗？
纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读
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纳须弥于芥子的奥妙！Intel先进封装技术深入解读 | t*******y
发帖数: 21396 | | f******o
发帖数: 2469 | 3 这句话的意思是作品看上去短小简单，却含有深刻的思想。
【在 t*******y 的大作中提到】
: 啥是纳须弥于芥子 >_<
| l****z
发帖数: 29846 | | m*****d
发帖数: 13718 | 5 芥子气是著名化学武器，就是早死早超生
: 啥是纳须弥于芥子
【在 t*******y 的大作中提到】
: 啥是纳须弥于芥子 >_<
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