5分钟IN科普 | 当芯粒开始“组团作战”,EMIB是如何把它们连在一起的

近期上市的第三代英特尔® 酷睿™ Ultra处理器采用了模块化的设计,由多个不同的功能单元(芯粒)组成,包括CPU、GPU、NPU、I/O等等。一方面,这种方式让英特尔能够灵活地用不同的制程节点打造不同的功能单元,实现性能、功耗和成本的平衡;另一方面,面对不同的工作负载,处理器可以灵活地调用需要的模块,让其它的模块“休息”。

那么,如何把这些功能单元妥善地组合起来,让它们组成一个可靠的整体,一起工作呢?这关键的“粘合剂”,正是先进封装。在新一代产品中,英特尔代工提供包括EMIB与Foveros‑S在内的2.5D封装路径:EMIB通过在基板中嵌入硅桥实现芯片边缘到边缘(shoreline‑to‑shoreline)的高密度互连;Foveros‑S则采用4×reticle的硅中介层,以不同方式满足系统集成需求。

EMIB:嵌入式多芯片互连桥接

EMIB技术全称“嵌入式多芯片互连桥接”,它可在标准的半导体封装流程中实现。EMIB将硅桥放置在基板腔体中,并用粘合剂固定。硅桥内部有多层金属布线,可与芯片下方的微凸点连接,实现高密度的互连和高速度的传输。具体来说,在传输过程中,信号从芯片A出发,经微凸点抵达EMIB,然后穿过EMIB,最后通过另一组微凸点抵达芯片B。

相比覆盖整个封装面积的硅中介层方案,EMIB采用footprint更小的局部硅桥,只在需要的位置实现高带宽互连。这种方式避免了所有信号和供电过孔都穿越整层中介层,有助于保持良好的I/O平衡和电源完整性,同时提升整体制造效率。

EMIB技术的演进版本

目前EMIB技术已实现大规模量产。针对客户的差异化需求,英特尔也开发了EMIB技术的演进版本:

  • EMIB-M:在硅桥中集成了金属-绝缘体-金属 (MIM) 电容器,能够增强供电能力;
  • EMIB-T:增加了硅通孔(TSV),能够实现垂直电源传输,并降低直流和交流噪声带来的信号串扰。

AI、机器学习和科学计算等前沿技术需要高数据吞吐量和低延迟。英特尔的EMIB先进封装技术提升了半导体设计的性能、能效和灵活性,同时让客户可以根据需要在设备中集成更多组件,在无需完全重新设计系统的情况下,改善性能和功能。