英特爾(Intel)準備要在幾週後公佈一種雖然「小」但是具策略性的專有晶片封裝介面規格,該技術有可能會成為未來的標準,實現像是疊迷你樂高積木(Lego)那樣結合小晶片(chiplet)的系統單晶片(SoC)設計方法。

目前英特爾正在對其先進介面匯流排(Advanced Interface Bus,AIB)規格進行最後潤飾,AIB是該公司開發的高密度、低成本嵌入式多晶片互連橋接技術(embedded multi-die interconnect bridge,EMIB)中,裸晶(die)對裸晶連結的實體層功能區塊。

英特爾已經將AIB規格授權給一項美國官方研究專案的少數合作夥伴,並打算將該規格透過一個產業聯盟免費授權給任何有興趣的公司。若該公司能說服某個現有產業聯盟來提供AIB,該規格可望在幾週內公佈;而如果得建立一個新的聯盟,可能就得花費長達半年時間。

在傳統半導體製程微縮技術變得越來越複雜且昂貴的此刻,像是EMIB這樣能實現高性能晶片(組)的低成本、高密度封裝技術日益重要。台積電(TSMC)所開發的整合型扇出技術(InFO)也是其中一種方案,已被應用於蘋果(Apple) iPhone的A系列處理器。

英特爾一直將EMIB幕後技術列為「秘方」,包括所採用的設備以及在晶片之間打造簡化橋接的方法;不過該公司打算將AIB變成一種任何封裝技術都能使用、連接「小晶片」的標準介面,以催生一個能支援自家產品的零件生態系統。

還有不少人支持英特爾的願景,例如在美國國防部高等研究計畫署(DARPA)負責「CHIPS」專案的經理Andreas Olofsson就表示:「為小晶片打造乙太網路是CHIPS專案最重要的目標,」而英特爾也參與了該專案。

據說美光(Micron)也是該研究專案的夥伴之一,開發了兩種輕量化AIB介面通訊協議──其一是溝通性質(transactional),另一種是用以串流資料;那些通訊協議以及AIB可能最後都會透過同一個產業聯盟釋出。

除了英特爾的EMIB,也有其他廠商準備推出類似的解決方案。例如由Marvell創辦人暨前執行長Sehat Sutardja發起的Mochi專案;還有新創公司zGlue去年鎖定物聯網SoC發表的類似技術。晶圓代工業者Globalfoundries也表示正與封裝業者合作開發其他技術選項。

EMIB技術仍只有英特爾自家用?

英特爾的EMIB與其他類似技術是否能獲得市場歡迎,仍有待觀察;而這些方案都是著眼於降低SoC設計的成本與複雜性。

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英特爾於2014年首度發表EMIB,表示該技術是2.5D封裝的低成本替代方案
(來源:Intel)

英特爾表示,EMIB能提供達到每平方毫米(mm2)達500個I/O的密度,等同於台積電的2.5D CoWas封裝,但成本更低;CoWos是透過大型且相對較昂貴、位於下方的矽中介層來連結裸晶,而EMIB是直接在晶片之間連線,不需要透過更大的中介層。

台積電的InFo方法則是以較低成本的有機封裝(organic package)來連結晶片,但在密度上不如EMIB;EMIB目前可支援到小至2微米(micron)的對齊間距,台積電也期望讓InFO支援到相同的密度水準。

技術顧問機構TechSearch International總裁、封裝技術分析師E. Jan Vardaman表示,CoWoS是目前能提供最精細尺寸的技術;而Globalfoundries、三星(Samsung)與聯電(UMC)則是提供類似的2.5D封裝技術。

Vardaman將台積電的InFO與日月光(ASE)的FOCoS、還有Amkor的SWIFT技術歸為同一類,表示這一類技術的密度較低,採用放置於層壓基板之載體上的線路重分佈層(redistribution layer);她補充指出,三星也準備推出差不多類似的解決方案。

英特爾是在2014年首度發表EMIB技術,做為其晶圓代工業務提供的技術之一,但該技術到目前為止市場接受度並不高,只被用在英特爾自家晶片上,連結FPGA與外部SerDes、記憶體還有Xeon處理器。

此外英特爾發表了某個版本的Kaby Lake系列x86處理器,因為搭配以EMIB連結的AMD繪圖晶片與HBM 2記憶體,讓市場觀察家大感驚訝並贏得讚譽;本月稍早,英特爾在宣佈收購eASIC時也表示將研議把EMIB運用於後者產品。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Intel Aims to Drive Chiplet Standard,by Rick Merritt)

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