【天极网条记本频道】正在当下的半导体行业中，Chiplet(芯粒)设计曾经成为行业支流，推进Chiplet倒退的AMD受益无穷。苹果正在3月9日的公布会上推出自研的M1 Ultra芯片，经过UltraFusion架构将两个M1 Max芯片拼正在一同，使芯片的各项硬件目标翻倍，功能也失去年夜幅晋升。
功能方面，苹果M1 Ultra支持128GB高带宽、低提早的对立内存，内建20个CPU外围、64个GPU外围以及32核神经网络引擎，每一秒可提供高达22万亿次运算，其GPU功能是苹果M1芯片的8倍，比最新的16核PC台式机高90%。
早正在2021年10月的M1 Max中应用了UltraFusion手艺，但直到M1 Ultra公布会上才正式地下。UltraFusion架构应用硅中介层(Silicon Interposer)以及微型凸块(Micro-Bump)，将芯片衔接旌旗灯号超越10000个，提供2.5TB/s超高解决器间带宽以及低提早。UltraFusion的互联带宽其余多芯片互连手艺的4倍多，抢先于由英特尔、AMD、ARM、台积电以及三星等泛滥行业巨头组成的通用芯粒互连同盟(UCIe)。
依据苹果公司以及台积电已宣布的专利以及论文，从2.5D/3D互连以及手艺层面解析UltraFusion封装架构。近年，跟着摩尔定律的逐步放缓，新的“摩尔定律2.0”开端被芯片厂商承受，摩尔定律2.0的外围，就是封装手艺，让芯片封装从传统的2.5D晋级到3D，这新手艺包罗了英特尔Foveros、台积电的3D晶圆键合(wafer-on-wafer)等。
从M1 Ultra公布的UltraFusion图示能够看到，苹果M1 Ultra应该是采纳台积电基于第五代CoWoS Chiplet手艺的互连架构。Chip-on-Wafer-on-Substrate with Si interposer(CoWoS-S)是一种基于TSV的多芯片集成手艺，宽泛使用于高功能较量争论(HPC)以及人工智能(AI)减速器畛域。
跟着CoWoS手艺的提高，可制作的中介层(Interposer)面积稳步添加，全掩模版尺寸及户翻了一番，从约莫830妹妹2晋升至1700妹妹2，中介层面积的添加，会让封装后的芯片的面积加年夜。台积电第5代CoWoS-S达到最多三个全光罩尺寸(约莫2500妹妹2)的程度，经过双路光刻拼接办法，让硅中介层可包容1200妹妹2的多个逻辑芯粒以及八个HBM(高带宽内存)货仓旅馆，芯粒与硅中介层的采纳背靠背(互连层与互连层对接)的衔接形式。
正在UltraFusion手艺中，经过CoWo-S5的裸片缝合(Die Stitching)手艺，可将4个掩模版拼接来扩展中介层的面积。这类办法可以让4个掩模被同时暴光，并正在单个芯片中天生四个缝合的“边缘”。苹果公司的专利还提到，UltraFusion手艺的片间互连能够是单层金属、也能够是多层金属。
UltraFusion不只是简略的物理衔接构造，封装架构中另有6项特地优化过的手艺。
第一项就是正在UltraFusion芯片中，退出新的低RC(电容x电阻=传输提早)金属层，它可以正在毫米互连尺度上提供更好的片间旌旗灯号完好性。与传统的多芯片模块(MCM)等封装处理计划相比，UltraFusion的中介层正在逻辑芯粒之间或逻辑芯粒以及存储器货仓旅馆之间提供密集且短的金属互连。领有片间完好性更好、能耗更低，同时还能以更高的频次运转。
第二项就是互连功耗管制，UltraFusion应用可封闭的缓冲器(Buffuer)，进行互连缓冲器的功耗管制，无效升高暂停的互连线的能耗。
第三项是优化高纵横比的硅通孔(TSV)，TSV是硅中介层手艺中另外一个十分要害局部。UltraFusion/CoWoS-S5经过应用从新设计的TSV，优化传输特点，以适宜高速SerDes传输。
第四项集成正在中介层的电容(iCAP)，UltraFusion正在中介层集成深沟槽电容器(iCap)，晋升芯片的电源完好性。集成正在中介层的电容密度超越300nF/妹妹2，协助各芯粒以及旌旗灯号互连享有更稳固的供电。
第五项新的热界面资料，UltraFusion经过集成正在CoWoS-S5中，应用热导率>20W/K的新型非凝胶型热界面资料(TIM)，领有100%的笼罩率，进步各个高算力芯粒的散热才能，晋升全体散热功能，升高积热。
第六项经过Die-Stitching手艺无效晋升封装良率升高老本，UltraFusion仅将KGD(Known Good Die)进行键合，防止传统WoW(Wafer on Wafer)或CoW(Chip on Wafer)中生效的芯粒被封装的成绩，晋升封装后的良率，升高全体的均匀老本。
编纂点评：苹果的UltraFusion手艺充沛连系封装互连手艺、半导体系体例造以及电路设计手艺，为整合面积更年夜、功能更高的算力芯片提供微小的设想空间。同时，M1 Ultra的胜利，会让传统的芯片制作商，感触到更年夜的压力。
作为将来半导体的倒退标的目的，进步前辈封装手艺正在近年已失去宽泛的使用，同时取得公众的认可。特地是愈来愈多厂商退出到自研芯片的雄师，若何晋升Chiplet之间的互联、再到与HBM或DDR内存之间的带宽，也是连续摩尔定律的焦点。
-乐鱼体育2018 乐鱼体育有限公司版权所有 粤ICP备09030787号 网站地图
