Multi chip package多芯片封装技术对比


1. 传统多芯片模块封装技术

Die 2 Die的通信是通过基板电路实现的,优点是可靠,缺点是集成的密度比较低。是一种非常原始的方式。例子:amd Naples 的四个Chiplet之间的通信也是使用这种方式。

2. 使用硅中介层的封装技术 -2.5D封装

Silicon Interposer起承上启下的作用缺点是:增加了厚度,增加了成本,所有Die出去的型号都要通过TSV技术过孔原本不必要,增加了成本。目前工业界大部分的单封装的处理器基本都是这种封装技术。例子:某GPU,左侧是计算引擎,右侧是堆叠的HBM内存,两者使用的是硅中介的方式互联。TSMC称为是Chip on Wafer on Substrate技术,是一种使用硅中介和TSV技术的2.5D封装技术,简称CoWoS。例如Nviaia p100使用的是这种技术

3. EMIB Embedded Multi-Die Interconnect Bridge 嵌入式多芯片互联封装技术-intel专有的2.5D封装

取消了中介,只增加一种桥叫做Silicon Bridge;优点是:没有中介层不增加封装厚度;Die2Die通信才走Bridge,其他的走封装基底,不需要TSV,降低了成本;Die2Die更近,速度更高,损耗更小;例子:Intel的FPGA产品 Stratix使用了EMIB将自己的计算核心和内存芯片联系在一起。

4. Foveros封装技术,英特尔专用2019年才有概念。

为了应对AMD的核心暴增,在一个大芯片上集成多核难度越来越大,未来的趋势肯定是Chiplet互联的方式,像AMD 的ROME那样die和die在硅片上的通信成本比较小,在硅片下的基底上的通信需要考虑布线和距离一般成本更高这种封装技术着重将多个die放在另外一个die之上,并且面对面的放置,进一步缩短连线,降低时延。但是Foveros不是代替EMIB的,而是可以EMIB共存,Foveros更加注重的是向上的扩展,EMIB更加注重的是横向扩展。例如:左边的HBM的die和右边的Foveros的封装之间通过EMIB互联。左边的内存是3D Stack,结合Foveros一定程度是将整个芯片进化到3D封装了。据称Intel将会在自己2020年发布的GPU卡上使用这种3D封装的技术。

参考文献:

前三种对比图片:https://wccftech.com/intel-kaby-lake-g-hbm2-gpu-multi-die/ Intel对自家的EMIB技术的优势的介绍https://www.intel.com/content/www/us/en/foundry/emib.html
Wikichip上对foveros的介绍https://en.wikichip.org/wiki/intel/foveros 知乎上对前三种技术的优劣势的对比https://zhuanlan.zhihu.com/p/43768401 CoWoS技术的介绍https://en.wikichip.org/wiki/tsmc/cowos


名词解释:

Package Substrate 基板封装
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