英特爾先進(jìn)封裝：助力AI芯片高效集成的技術(shù)力量

在AI發(fā)展的浪潮中，一項(xiàng)技術(shù)正在從“幕后”走向“臺(tái)前”走向“臺(tái)前”，也就是半導(dǎo)體先進(jìn)封裝（advanced packaging）。這項(xiàng)技術(shù)能夠在單個(gè)設(shè)備內(nèi)集成不同功能、制程、尺寸、廠商的芯粒（chiplet），以靈活性強(qiáng)、能效比高、成本經(jīng)濟(jì)的方式打造系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）。因此，越來越多的AI芯片廠商青睞這項(xiàng)技術(shù)。

英特爾自本世紀(jì)70年代起持續(xù)創(chuàng)新，深耕封裝技術(shù)，積累了超過50年的豐富經(jīng)驗(yàn)。面向AI時(shí)代，英特爾正在與生態(tài)系統(tǒng)伙伴、基板供應(yīng)商合作，共同制定標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)應(yīng)用先進(jìn)封裝技術(shù)。秉持“系統(tǒng)工藝協(xié)同優(yōu)化”（STCO）的理念，英特爾代工不僅能夠向客戶提供傳統(tǒng)的封裝、互連、基板等技術(shù)，還涵蓋了系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)和設(shè)計(jì)服務(wù)，以及熱管理和功耗管理等全方位支持工作。

豐富全面的技術(shù)組合

英特爾代工的先進(jìn)系統(tǒng)封裝及測(cè)試（Intel Foundry ASAT）的技術(shù)組合，包括FCBGA 2D、FCBGA 2D+、EMIB 2.5D、EMIB 3.5D、Foveros 2.5D & 3D和Foveros Direct 3D等多種技術(shù)。

左上：FCBGA 2D、右上：EMIB 2.5D、左下：Foveros 2.5D & 3D、右下：EMIB 3.5D

· FCBGA 2D是傳統(tǒng)的有機(jī)FCBGA（倒裝芯片球柵格陣列）封裝，適用于成本敏感、I/O數(shù)量較少的產(chǎn)品。

· FCBGA 2D+在此基礎(chǔ)上增加了基板層疊技術(shù)（substrate stacking），能夠減少高密度互連的面積，降低成本，特別適合網(wǎng)絡(luò)和交換設(shè)備等產(chǎn)品。

· EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）2.5D技術(shù)通過基板內(nèi)的微型硅橋連接芯片，適用于高密度的芯片間連接，在AI和高性能計(jì)算（HPC）領(lǐng)域表現(xiàn)出色。

· EMIB 3.5D則在此基礎(chǔ)上引入了3D堆疊技術(shù)，芯片可以垂直堆疊在有源或無源的基板上，再通過EMIB技術(shù)連接，增加了堆疊的靈活性，能夠根據(jù)IP的特性選擇垂直或水平堆疊，同時(shí)避免使用大型的中介層。

· Foveros 2.5D和3D技術(shù)采用基于焊料的連接方式，而不是基底連接，適合高速I/O與較小芯片組分離的設(shè)計(jì)。

· Foveros Direct 3D技術(shù)則通過銅和銅直接鍵合，實(shí)現(xiàn)更高的互連帶寬和更低的功耗，從而提供卓越的性能。

值得注意的是，這些技術(shù)并非互斥，而是在一個(gè)封裝中可以同時(shí)采用，為復(fù)雜芯片的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在商業(yè)層面，這體現(xiàn)了英特爾對(duì)封裝細(xì)分市場(chǎng)的重視。

EMIB：AI芯片封裝的理想選擇

針對(duì)AI芯片的先進(jìn)封裝需求，與業(yè)界其它晶圓級(jí)2.5D技術(shù)，例如硅中介層、重布線層（RDL）相比，EMIB 2.5D技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)。

第一，成本效益。EMIB技術(shù)采用的硅橋尺寸非常小，相比于傳統(tǒng)的大尺寸中介層，制造時(shí)能更高效地利用晶圓面積，減少空間和資源的浪費(fèi)，綜合成本更低。

第二，良率提升。EMIB技術(shù)省略了晶圓級(jí)封裝（wafer level assembly）這一步驟，減少了模具、凸點(diǎn)等復(fù)雜工藝帶來的良率損失風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了整體生產(chǎn)過程的良率。

第三，生產(chǎn)效率。與晶圓級(jí)技術(shù)相比，EMIB技術(shù)的制造步驟更少、復(fù)雜度更低，因此生產(chǎn)周期更短，能夠?yàn)榭蛻艄?jié)省寶貴的時(shí)間。在市場(chǎng)動(dòng)態(tài)快速變化的情況下，這種時(shí)間優(yōu)勢(shì)能夠幫助客戶更快地獲得產(chǎn)品驗(yàn)證數(shù)據(jù)，加速產(chǎn)品上市。

第四，尺寸優(yōu)化。晶圓級(jí)技術(shù)需要在基板上方添加中介層，而EMIB則將硅橋嵌入基板，極大地提高了基板面積的利用率。同時(shí)，基板的尺寸與集成電路面板的格式相匹配，采用EMIB能夠在單個(gè)封裝中集成更多芯片，從而容納更多的工作負(fù)載。

第五，供應(yīng)鏈與產(chǎn)能。英特爾擁有成熟的供應(yīng)鏈和充足的產(chǎn)能，確保了EMIB能夠滿足客戶對(duì)先進(jìn)封裝解決方案的需求。

展望未來

展望未來，英特爾正在研發(fā)120×120毫米的超大封裝，并計(jì)劃在未來幾年內(nèi)向市場(chǎng)推出玻璃基板（glass substrate）。與目前采用的有機(jī)基板相比，玻璃基板具有超低平面度、更好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性等獨(dú)特性能，能夠大幅提高基板上的互連密度，為AI芯片的封裝帶來新的突破。

英特爾在AI時(shí)代的先進(jìn)封裝技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，將繼續(xù)引領(lǐng)和推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)注入新的活力。