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來源：內容編譯自IEEE。

本週，在IEEE 電子元件和封裝技術會議上，英特爾宣佈正在開發新的芯片封裝技術，以便爲人工智能提供更大的處理器。

隨着摩爾定律的放緩，先進GPU和其他數據中心芯片的製造商不得不在其產品中增加更多的硅片面積，以滿足人工智能計算需求的持續增長。然而，單個硅片的最大尺寸固定在 800 平方毫米左右（只有一個例外），因此他們不得不轉向先進的封裝技術，將多個硅片集成在一起，使其能夠像單個芯片一樣工作。

英特爾在 ECTC 上發佈的三項創新旨在突破單個封裝中硅片數量和尺寸的限制。這些創新包括：改進英特爾用於連接相鄰硅片的技術；更精確地將硅片鍵合到封裝基板上的方法；以及擴展封裝中散熱關鍵部件尺寸的系統。這些技術共同作用，使得能夠在面積超過 21,000 平方毫米的封裝內集成超過 10,000 平方毫米的硅片——這一巨大面積大約相當於四張半信用卡的大小。

EMIB 獲得 3D 升級

單個封裝中硅片數量的限制之一在於如何在邊緣連接大量硅片。使用有機聚合物封裝基板互連硅片是最經濟的選擇，但硅基板可以在這些邊緣處實現更密集的連接。

英特爾的解決方案於五年多前推出，是在硅芯片相鄰邊緣下方的有機封裝中嵌入一小塊硅片。這塊硅片被稱爲EMIB，上面蝕刻有精細的互連線，從而將連接密度提升到有機基板無法承受的程度。

在 ECTC 上，英特爾發佈了最新的 EMIB 技術，即 EMIB-T。除了常見的精細水平互連之外，EMIB-T 還提供相對較厚的垂直銅連接，稱爲硅通孔(TSV)。TSV 允許來自下方電路板的電源直接連接到上方的芯片，而無需繞過 EMIB，從而減少了因長距離傳輸而造成的功率損耗。此外，EMIB-T 包含一個銅網格，可充當接地層，以降低由於工藝核心和其他電路突然增加工作負載而導致的電源噪聲。

英特爾基板封裝技術副總裁 Rahul Manepalli 表示：“這聽起來很簡單，但這項技術能爲我們帶來諸多功能。” 憑藉這項技術以及英特爾描述的其他技術，客戶可以在單個封裝中使用 38 個或更多 EMIB-T 橋接器，連接相當於 12 個以上全尺寸硅芯片（10,000 平方毫米硅片）的硅片。

熱控制

英特爾在 ECTC 上報告的另一項有助於增大封裝尺寸的技術是低熱梯度熱壓鍵合。它是目前用於將硅芯片連接到有機基板的技術的一種變體。微米級焊料凸塊被定位在基板上，以便與硅芯片連接。然後，芯片被加熱並壓在微凸塊上，熔化凸塊，並將封裝的互連與硅芯片連接起來。

由於硅和基板在加熱時的膨脹速率不同，工程師必須限制凸塊間的距離（或間距）。此外，膨脹差異使得可靠地製造出容納大量硅芯片的超大基板變得困難，而這正是AI處理器需要發展的方向。

Manepalli 表示，英特爾的新技術使熱膨脹失配更加可預測且易於管理。其結果是，芯片可以安裝在超大型基板上。或者，同樣的技術也可以用來將 EMIB 的連接密度提升到大約每 25 微米一個。

更平坦的散熱器

這些更大的硅片組件產生的熱量將比當今的系統更多。因此，確保熱量從硅片中排出的路徑不受阻礙至關重要。一塊名爲散熱器的集成金屬片是實現這一目標的關鍵，但要製造一塊足夠大的散熱器來容納這些大型封裝卻並非易事。封裝基板可能會翹曲，而金屬散熱器本身也可能無法保持完全平整；因此，它可能無法接觸到它本應吸收熱量的熱芯片頂部。英特爾的解決方案是將集成散熱器分成多個部件組裝，而不是一體式組裝。這使得它能夠添加額外的加固組件等，以確保所有部件保持平整和固定。

Manepalli 表示：“在較高溫度下保持平坦對於可靠性和產量來說有很大的好處。”

英特爾表示，這些技術仍處於研發階段，並未透露何時實現商業化。不過，這些技術很可能需要在未來幾年內實現商業化，才能與臺積電的封裝擴張計劃競爭。

參考鏈接

https://spectrum.ieee.org/intel-advanced-packaging-for-ai

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。