2020-01-09
【學 Ryzen 用混合封裝?!】14、10、7nm 大合體
Intel Core CPU 將用上 EMIB「膠水封裝」技術
文: Cherry Kwok / 新聞中心
文章索引: IT要聞 處理器 INTEL

作為摩爾定律的提出者及最堅定的支持者,Intel 之前曾表示在 10nm 節點後恢復 Tick-Tock 戰略,亦即是 2 年升級一次工藝、間隔年升級架構的方式,為摩爾定律續命。但是 Intel 可能會改變了摩爾定律的內涵,未來除了升級工藝之外,還將推動 EMIB 技術,讓處理器擁有更高的集成度。

 

Intel 工藝及產品集成總監 Ramune Nagisetty 早前接受了外媒 Aandtech 的採訪,被問到未來公司如何優化處理器,Ramune Nagisetty 就特別談到先進封裝技術的進展及發展方向,即 Intel 的「EMIB 封裝」技術,由單晶片過渡到 Chiplet 及堆疊式矽,不僅是處理器設計上的改變,在其他的硬件、軟件部份都是一個非常大的轉變。

 

EMIB

 

Ramune Nagisetty 提到,Intel 每一項封裝技術都有一個路線圖,在 2008 年為「EMIB 封裝」申請了專利並開始研發,並在 2017 年正式發佈。「EMIB 封裝」技術的原理是在同一處理器的內部嵌入多組不同架構的製程組件並互相連結,未來將會拓展這種先進的封裝技術,在處理器性能與成本價格兩者之間取得平衡。

 

Intel「EMIB 封裝」技術是一種優雅且成本效益高的方法,用於封裝不同架構晶片的高密度互連,業界將此應用稱為 2.5D 封裝集成。以往 Intel 在處理器的元件都採用統一製程, 2008 年推出的 45nm 至 32nm、22nm、14nm ,還有即將進入的 10nm、 7nm 、5nm 制程,在不斷推進矽晶制程技術的同時,產品價格其實亦不斷持續攀升。

 

EMIB

EMIB

 

Intel「EMIB 封裝」提供了更簡單的製造流量、更高的性能、降低複雜性、增強訊號及電源完整性, EMIB 允許將不同製程的小矽晶片拼湊合在一起,能夠將 22nm 製程技術再配合 10nm 或 14nm 技術組裝在同一處理器之中,主要的 CPU 核心、圖形 / 影像處理使用 10nm 製程, CPU COMMS 及 I/O 使用 14nm 製程,至於電源部份則依舊使用 22nm 製程,實現更高的性價比。

 

EMIB

EMIB

 

目前使用 EMIB 技術的 Lakefield 晶片採用的是 1 個大核心 + 4 小核心架構,主要用於低功耗移動設備如 Microsoft 最新發佈的 Surface 產品。Ramune Nagisetty 續表示,Intel 在去年 11 月底已經將 100 萬個的 EMIB 封裝晶片出貨,進展不錯,而未來「EMIB 封裝」技術會用於大規模出貨的產品,例如桌面級的 Core 系列處理器,可同時集成 7nm、10nm 及 14nm 等多種工藝,不過 Ramune Nagisetty 就沒有提及在哪一代的 Core 系列處理器會使用上「EMIB 封裝」。

 

Lakefield

 

其實 Intel 在過往亦曾經考慮使用相類似的技術將兩顆晶片融合在一起,原本 Pentium Pro 是一個多晶片組設計,就像 Core 2 Quad 系列的 CPU 一樣。 Intel 指出採用 EMIB 技術並不會造成整體晶片的性能下降,使用內插器連接晶片的方法更具成本效益,同時提供比多晶片封裝設計更好的性能,更能夠提升各部分之間的傳輸效率,速度可以達到數百 Gigabytes ,相比起傳統多晶片技術來說延遲降低了四倍。

「EMIB 封裝」優點多但當然亦有缺點,就是中介層增加額外的連接步驟,容易對性能造成影響,而中介層的尺寸的限制,讓其更適合一些集成裸片不多、互連要求不太高的產品。

 

EMIB

EMIB

 

Intel 的對手 AMD 在去年推出的 7nm Zen2 處理器亦用上與 EMIB 相類似的封裝方式,但相比之下 AMD 的模組化晶片封裝沒有「EMIB 封裝」先進,至於 Intel 與 AMD「破天荒」合作推出的 Kaby Lake-G 處理器亦是一個典型的例子,Intel 首次在 CPU 封裝上集成 AMD Vega GPU 圖形核心及 HBM 繪圖記憶體,其獨立裸片便是採用 EMIB 整合封裝在一起的。

可以肯定的是,即使到 2021 年量產 7nm 之後,Intel 依然不會放棄生產舊有的 10nm、14nm 甚至 22nm 工藝,未來就會按需要組合及應用在不同的桌面處理器上,所以日後大家應該會看到更多 Intel 推出的「膠水」封裝處理器。


10nm Alder Lake

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