英特爾的先進封裝，太強了

英特爾將其EMIB 互連解決方案與傳統的 2.5D 技術進行了比較，並展示了其在設計先進封裝晶片方面的優勢。

英特爾的EMIB技術已被應用於多種晶片，其中大部分是英特爾自家的產品。他們已在Ponte Vecchio、Sapphire Rapids、Granite Rapids、Sierra Forest以及即將推出的Clearwater Forest系列產品中採用了這種互連解決方案。

英特爾已經展示了其如何擴展其先進封裝能力，以生產下一代晶片，這些晶片既包括自主研發的，也包括為其代工廠客戶生產的。該公司重點展示了大規模封裝，這些封裝均採用了EMIB和其他幾項自主研發的封裝技術。所有這些晶片都將是專為資料中心設計的先進晶片解決方案，包含多個晶片組，所有晶片組均通過EMIB互連技術連接。

競爭對手（例如台積電）的先進封裝技術基於2.5D和3D封裝。與EMIB等採用較小互連橋不同，台積電的2.5D封裝在晶片（晶片組）和封裝基板之間使用矽中介層。互連是通過一系列位於矽內部的導線實現的，這些導線被稱為TSV（矽通孔）。這些導線用於連接多個晶片。

英特爾指出，2.5D封裝技術存在一些缺點。首先，它需要為僅用於連接導線的矽片支付額外費用；其次，晶片尺寸越大，封裝方案的成本就越高，因為TSV（矽通孔）的使用會增加設計複雜性並降低良率。

這項技術在2.5D工藝所能達到的最大尺寸方面也存在一些限制。這導致晶片組合的靈活性不足，無法將各種計算和儲存晶片混合搭配使用。

用EMIB技術，無需在晶片和封裝之間使用矽片。這些小型橋接結構嵌入基板內，可安裝在任何需要連接兩個晶片的位置。EMIB技術已經存在一段時間了，所以這並非什麼新鮮事，但這裡簡單回顧一下這項技術本身也無妨。EMIB主要有兩種變體，詳情如下：

EMIB 2.5D

嵌入式多晶片互連橋 2.5D。

• 連接多個複雜晶片的高效、經濟的方法。
• 2.5D 封裝，用於邏輯-邏輯和邏輯-高頻寬儲存器 (HBM)。
• EMIB-M 在橋式電路中採用 MIM 電容。EMIB-T 在橋式電路中增加了 TSV 封裝。
• 封裝基板中嵌入矽橋，用於岸線到岸線的連接。
• EMIB-T 可以簡化其他封裝設計中的 IP 整合。
• 簡化供應鏈和組裝流程。
• 生產已驗證：自 2017 年以來，已採用英特爾和外部晶片進行大規模生產。

EMIB 3.5D

嵌入式多晶片互連橋 3.5D 和 Foveros 整合在一個封裝中。

• 支援採用多種晶片的靈活異構系統。
• 非常適合需要在單個封裝中組合多個 3D 堆疊的應用。
• 英特爾資料中心 GPU Max 系列 SoC：採用 EMIB 3.5D 技術，打造英特爾迄今為止量產的最複雜異構晶片，擁有超過 1000 億個電晶體、47 個有源晶片單元和 5 個製程節點。

因此，就優勢而言，英特爾的EMIB先進封裝解決方案不僅在晶片佈局方面提供了更大的靈活性，而且還支援二維和三維擴展，這是2.5D封裝方法無法實現的。英特爾列出的EMIB技術的三大關鍵優勢是：

• 正常封裝良率範圍
• 節約成本的機會
• 設計簡單

隨著英特爾加大對晶圓廠業務的投入，並希望其未來技術（例如14A晶片）獲得更多關注，先進的封裝解決方案將變得至關重要。其EMIB晶片的改進，例如“T”型封裝和Foveros封裝，吸引了眾多業內巨頭的關注，這加劇了晶片製造行業的競爭，而該行業此前一直由台積電主導。英特爾能否成功推出14A晶片，以及能否在美國本土開啟先進晶片生產的新時代，都取決於英特爾的決心。

英特爾展示其新一代、可大規模擴展的封裝能力

此前，英特爾展示了其封裝技術實力，推出了一款多晶片產品，該產品採用了18A/14A 節點晶片、Foveros 3D 和 EMIB-T 技術。

這些技術將為高性能計算、人工智慧、資料中心等領域的下一代晶片樹立標準。英特爾的先進封裝解決方案也將加劇與台積電CoWoS解決方案的競爭，後者也推出了一款採用A16工藝節點、整合超過12個HBM4E晶片的9.5英吋光罩封裝解決方案（CoWoS-L）。

以下是英特爾將用於打造下一代計算巨頭的一些主要技術：

• 英特爾 14A-E：採用 RibbonFET 2 和 PowerDirect 的突破性邏輯。
• Intel 18A-PT：首款採用背面供電的晶片，提高了邏輯密度和電源可靠性。
• 高性能頂層晶片：下一代性能，密度和每瓦性能均有所提高（英特爾 14A/14A-E 工藝節點）。
• Foveros Direct 3D：採用超細間距混合鍵合的精密 3D 堆疊。
• EMIB-T（嵌入式多晶片互連橋）：下一代 EMIB 增加了 TSV，以實現更高的頻寬和更大的晶片整合。
• HBM 協議支援：無縫支援最新和未來的 HBM 標準（HBM4/HBM5/HBM-Next）。
• >12倍光刻線可擴展性：架構能夠突破傳統光刻線的限制。

在英特爾發佈的視訊中，該公司展示了兩種先進的封裝晶片解決方案。這些顯然是概念設計，但設計本身才是亮點所在。其中一款晶片配備了四個計算單元和 12 個 HBM 記憶體位點，而另一款則配備了 16 個計算單元和 24 個 HBM 記憶體位點。此外，LPDDR5X 控製器的數量也翻了一番，在更大的解決方案中甚至達到了 48 個。

該晶片包含一個採用 18A-PT 工藝技術的計算基片。該基片內裝有 SRAM，與Clearwater Forest 的製造方式類似。Clearwater Forest 採用 18A 工藝節點製造，其三單元基片方案中整合了 576 MB 的 L3 快取。Clearwater Forest 的基片採用 Intel 3 工藝技術製造，因此我們可以預期 Intel 18A-PT 將進一步最佳化並增加未來晶片中 SRAM 的數量。

基礎晶片之上是主計算晶片，其中可以包含人工智慧引擎、CPU或其他IP。這些晶片採用英特爾14A或14A-E工藝製造，並通過Foveros 3D封裝解決方案與基礎晶片連接，形成一個3D堆疊結構。

多個晶片通過EMIB-T互連技術連接並與記憶體解決方案進一步互連。圖中所示的頂層晶片使用了24個HBM記憶體位點，這些位點可以是HBM3/HBM3E等現代HBM標準，也可以是HBM4/HBM4E或HBM5等未來標準。單個封裝最多可容納48個LPDDR5x控製器，從而顯著提升AI和資料中心工作負載的記憶體密度。

英特爾還表示，他們制定了非常多元化的生態系統參與計畫，並直接與行業合作夥伴合作，以加快產品上市速度並增強供應鏈的韌性。

此次先進封裝晶片展示顯然面向外部客戶，旨在讓他們瞭解英特爾的產品，尤其是14A工藝節點的優勢，因為該節點專為第三方客戶設計。英特爾此前已表示，18A工藝節點主要用於其內部產品，但14A工藝節點吸引了更多客戶的關注。憑藉此次展示的先進封裝解決方案，英特爾似乎已在晶圓代工領域佔據了一席之地。

現在我們唯一需要關注的就是實際產品，以及那些產品和那些主要廠商將使用英特爾晶圓廠的確認資訊。雖然有一些零星的暗示，但目前還沒有定論。我們應該記住，英特爾在先進封裝領域一直處於領先地位。他們上一款晶片 Ponte Vecchio 從工程角度來看堪稱奇蹟，但由於良率問題導致的諸多延誤，這款產品最終並未取得太大成功，包括Falcon Shores在內的幾個英特爾項目也被取消了。

該公司正憑藉Jaguar Shores和備受期待的Crescent Island GPU （用於人工智慧）強勢回歸，但與此同時，他們真正的考驗在於從第三方獲得訂單，因為該公司的 14A 技術至關重要。 (半導體行業觀察)