蘋果|【芯觀點】2.5D/3D封裝互聯:蘋果向左走,英特爾向右走

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蘋果|【芯觀點】2.5D/3D封裝互聯:蘋果向左走,英特爾向右走

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蘋果|【芯觀點】2.5D/3D封裝互聯:蘋果向左走,英特爾向右走



集微網消息(文/思坦) , 巧或不巧地 , 3月初 , 因Apple Silicon分道揚鑣的英特爾和蘋果 , “聯手”將風光已久的先進封裝 , 再次推上風口浪尖——

先有英特爾聯合十大行業巨頭官宣通用Chiplet高速互聯標準UCIe , 后有蘋果發布史上最強M1 Ultra芯片 , 最大賣點落于封裝架構UltraFusion 。
從本質上來說 , UCIe是生態層面的統一接口IP標準 , UltraFusion是物理層面的鍵合技術 , 但從目標來看 , 兩者均瞄準于Chiplet“樂高化”的最大痛點——D2D(die to die)互聯 。
蘋果向左:鍵合技術硬核推進
如果說Chiplet是大樓 , 那么接口IP就類似于樓梯間 , 鍵合技術則是樓梯 , 兩者結合負責每一樓層(即die)的互聯 。 在技術路線尚未統一的當下 , 各方在實現die to die互聯技術的嘗試各有不同 。 UCIe聯盟中 , 蘋果和英偉達的缺席 , 或許正代表來了這種分歧 。
作為臺積電InFO先進封裝解決方案最著名一戰的客戶方 , 蘋果將其先進封裝技術的錨點選在鍵合技術上 , 并不難理解 。 根據集微網從廈門云天獲得的一份調研報告顯示 , 這個細節被蘋果以“采用硅中介層進行互聯”一筆帶過的UltraFusion封裝技術 , 其中實現的突破 , 足以帶來互聯技術的內部地震 。
與此前業內猜測的無凸點鍵合技術不同 , UltraFusion仍然建立在微凸點的設計上 , 但主要做出了下圖所示的六大改進 , 而其中幫助蘋果成為業內首個實現GPU裸片互聯的最關鍵在于中介層實現的高密度互聯以及Die-Stitching(裸片縫合)技術 。

圖源:廈門云天

GPU裸片互聯難點在于消耗的內部帶寬過高 , UltraFusion基于臺積電第五代CoWoS-S技術 , 兩個裸片通過中介層布線傳輸超過10000個信號 , 連接密度是現有技術的兩倍 , 提供的2.5TB/s超高處理器間帶寬(是其他互聯技術帶寬的4倍多)有效解決了帶寬問題 。
更大的光罩尺寸也為兩顆GPU裸片騰出了空間 , 據了解 , 臺積電第5代CoWoS-S技術達到了大至三個全光罩尺寸(~2500mm2)的水平 , 作為對比 , 英偉達4年前集成了HBM的GPU , 光罩尺寸僅為815mm2 , 臺積電為此采用了裸片縫合技術 。
目前尚不清楚在UltraFusion上來自蘋果的研發占比 , 鑒于英偉達、AMD預計也將于今年依托于臺積電技術推最新一代GPU , 搶先實現GPU裸片互聯的蘋果必然有所依仗 。 雖然蘋果于去年才獲得其第一個先進封裝專利 , 但其與臺積電早已攜手在這一領域進行研發 , 對終極技術的追求也比想象的更遠 。
無凸點鍵合是蘋果目前仍在追求的技術突破方向 。 廈門云天董事長于大全教授對筆者表示 , 蘋果很早就開始與臺積電共同研究無凸點鍵合方法 , 主要特征是不再使用后道集成所用的凸點 , 轉而直接將裸片類似于“銅對銅”地堆疊到一起 。 這種方法除了沒有“凸點間距”這一緊箍咒外 , 還能大大降低熱阻 。

從C4凸點到無凸點;圖源:臺積電

【蘋果|【芯觀點】2.5D/3D封裝互聯:蘋果向左走,英特爾向右走】另外耐人尋味的是 , 今年以來 , 蘋果官網已發布多條與先進封裝相關的職位 , 其中一個名為“先進封裝開發工程師”的職位 , 要求應聘者有至少10年的晶圓廠集成工作經驗 , 其中至少5年的先進封裝工作經驗 , 具有BEoL工藝、RDL、細間距微凸點、混合鍵合、TSV等裸片互連工藝集成經驗 。

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