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2.5D/3D封装技术升级,拉高AI芯片性能天花板
2024-07-11 来源: 原创文章
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一直以来,提升芯片性能主要依靠先进制程的突破。但现在,人工智能对算力的需求,将芯片封装技术的重要性提升至前所未有的高度。为了提升AI芯片的集成度和性能,高级封装技术如2.5D/3D封装和Chiplet等得到了广泛应用。
     根据研究机构的调研,到2028年,2.5D及3D封装将成为仅次于晶圆级封装的第二大先进封装形式。这一技术不仅能够提高芯片的性能和集成度,还能有效降低功耗,为AI和高性能计算等领域提供强有力的支持。
    什么是2.5D和3D封装?2.5D封装是一种先进的异构芯片封装技术,它结合了2D(平面)和3D(立体)封装的特点,实现了多个芯片的高密度线路连接并集成为一个封装。
    2.5D封装技术的关键在于中介层,它充当了多个芯片之间的桥梁,提供了高速通信接口。中介层可以是硅转接板(Si Interposer)、玻璃转接板或其他类型的材质。在硅转接板上,穿越中介层的过孔被称为TSV(Through Silicon Via,硅通孔),而在玻璃转接板上则称为TGV。
芯片不是直接安装在电路板上,而是先安装在中介层上。这些芯片通常使用MicroBump技术或其他先进的连接技术连接到中介层。中介层的表面使用重新分布层(RDL)进行布线互连,以实现芯片之间的电气连接。
    优势方面,2.5D封装允许在有限的空间内集成更多的引脚,提高了芯片的集成度和性能;芯片之间的直接连接减少了信号传输的路径长度,降低了信号延迟和功耗;由于芯片之间的紧密连接和中介层的优化设计,2.5D封装通常具有更好的散热性能;2.5D封装支持高速数据传输,满足对高性能计算和网络设备的需求。
   3D封装技术又称为三维集成电路封装技术,是一种先进的半导体封装方法,它允许多个芯片在垂直方向上堆叠在一起,以提供更高的性能、更小的封装尺寸和更低的能耗。
    3D封装技术的核心在于将多个芯片在垂直方向上堆叠,而不是传统的2D封装中芯片平面排列的方式。这种堆叠方式有助于减小封装面积,提高电子元件之间的连接性能,并缩短信号传输距离。
    由于芯片之间的垂直堆叠,3D封装技术能够减少信号传输的延迟,提高数据传输的带宽,从而显著提升系统的整体性能。在单位体积内,3D封装可以集成更多的芯片和功能,实现大容量和高密度的封装。较短的信号传输距离和优化的供电及散热设计使得3D封装技术能够降低系统的功耗。3D封装技术可以集成不同工艺、不同功能的芯片,实现多功能、高效能的封装。

除了台积电、英特尔、三星等厂商之外,中国大陆封测企业也在高性能先进封装领域积极布局。近年来,随着AI技术的快速发展和应用需求的不断增加,AI芯片先进封装技术取得了显著进展。国内外厂商纷纷加大研发投入,推出了一系列具有创新性的封装解决方案。如,台积电的CoWoS与SoIC 技术,英特尔的EMIB技术,长电科技的XDFOI封装技术等。
     随着AI技术的不断发展和应用需求的持续增长,AI芯片先进封装技术将面临广阔的市场前景。可以预见,未来AI芯片先进封装技术将会继续向更高集成度、更低功耗和更低成本的方向发展。同时,随着新技术的不断涌现,该技术也将会不断有新的突破和创新。


声明:本文摘自国内外相关研究报道,文章内容不代表本网站观点和立场,仅供参考。




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