抢先一步掀起红色风暴 英伟达被弯道超车
基础芯片还使用了英特尔的 3D 堆叠技术,称为 Foveros,该技术在两个芯片之间建立了密集的芯片到芯片垂直连接阵列。这些连接仅相距 36 微米,并通过“面对面”连接芯片来实现;也就是说,一个芯片的顶部粘合到另一个芯片的顶部。信号和电源通过TSV硅通孔进入该堆栈,硅通孔是相当宽的垂直互连,直接穿过大部分硅。Ponte Vecchio 上使用的 Foveros 技术是对用于制造英特尔Lakefield 移动处理器的技术的改进,信号连接密度增加了一倍。
做到这一点并不容易,英特尔院士Wilfred Gomes表示,这需要在产量管理、时钟电路、热调节和功率传输方面进行创新。例如,英特尔工程师选择为处理器提供高于正常水平的电压(1.8 伏),以便降低电流,简化封装,基片中的电路将电压降低到接近 0.7 伏,以便在计算芯片上使用,而且每个计算芯片都必须在基片中拥有自己的电源域。
对于英特尔来说,Ponte Vecchio将它目前已有的先进封装技术推到了巅峰,与AMD的MI300系列相比,也未逊色多少,可谓是如今先进封装的红蓝双星。
实际上,英特尔虽然在先进制程上略落后于台积电,但在先进封装却与台积电不相上下。英特尔表示,自己灵活的代工服务,允许客户混合搭配其晶圆制造和封装产品,作为老牌厂商的它,晶圆封装厂分散在世界各地,可以利用地理优势来扩大产能和服务。
英特尔CEO Pat Gelsinge在接受采访时也表示,英特尔拥有下一代内存架构的先进能力,以及3D 堆叠的优势,既能用于Chiplet,也能用于人工智能和高性能服务器的超大封装,未来我们将把这些技术应用到产品中,同时也将展示给代工厂(IFS)的客户、
为什么是Chiplet?
在看完AMD、英特尔以及台积电的技术历程后,相信许多人都会有一个疑问,为什么他们如此执着于3D封装和Chiplet呢?
原因源自半导体行业内部的需求,摩尔定律的出现,让不断提高的设备集成度能够继续适应相同的物理尺寸,光刻缩小可以使构建块缩小 30%,那么就可以在不增加芯片尺寸的情况下增加 42% 的电路。
但并非所有半导体器件都能享受这一红利,例如可以包含模拟电路的 I/O,其扩展速度约为逻辑的一半,这就让人不得不寻找新的出路。而且光刻缩小的成本也不便宜,采用 7nm 工艺加工的晶圆成本高于采用 14nm 工艺加工的晶圆成本,5nm 工艺的成本高于 7nm 工艺,依此类推……随着晶圆价格的上涨,Chiplet往往比单片更加经济实惠。
此外,由于新芯片设计需要设计和工程资源,并且由于新节点的复杂性不断增加,每个新工艺节点的新设计的典型成本也随之增加,这一的情况进一步激励人们创建可重复使用的设计。
Chiplet设计理念使这成为可能,因为只需改变芯片的数量和组合即可实现新的产品配置,通过将单个小芯片集成到 1、2、3 和 4 芯片配置中,可以从单个流片创建 4 种不同的处理器品种,而如果想把它们整合进一块芯片中,就需要 4 次单独的流片。
AMD 在其关于新款 Radeon RX 7900 系列 "Navi 31 "图形处理器的技术演示中,详细解释了为什么必须为高端图形处理器采用芯片组路线。
事实上,AMD 近十年里的 Radeon GPU 与CPU相比,不管是利润还是收入都不容乐观,在面临英伟达竞争的情况下,降低制造成本的必要性愈发突出,随着 GeForce "Ada Lovelace "一代的推出,英伟达继续押注在单片硅 GPU 上,即使是最大的 "AD102 "芯片也还是单片 GPU,这为 AMD 提供了一个降低 GPU 制造成本的机会。
Chiplet让AMD其能够和英伟达展开价格战,拿下更多的市场份额。最典型的例子是,AMD 对 Radeon RX 7900 XTX 和 RX 7900 XT 分别采用了相对激进的999美元和899美元定价,根据AMD 的官网数据,这两款产品有能力与英伟达 1199 美元的 RTX 4080 一决高下,在某些情况下,甚至有可能与 1599 美元的 RTX 4090 展开较量。
事实上,这就是Chiplet的最显著的优点之一,通过使用Chiplet,AMD可以快速提高良率并简化设计/验证,同时可以为每个小芯片选择最佳工艺。逻辑部分可以采用尖端工艺制造,大容量SRAM可以使用7nm左右的工艺制造,而I/O和外围电路可以使用12nm或28nm左右的工艺制造,从而减少了设计和制造成本。
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