全球首顆3D芯片誕生，這讓先進(jìn)封裝再次引人注目

近日，有一則消息傳來，全球首顆3D芯片誕生，這讓先進(jìn)封裝再次引人注目。重點是，這顆芯片是臺積電7nm制程工藝，利用3D封裝技術(shù)生產(chǎn)，集成了600億晶體管。其實，不僅是臺積電一直在研發(fā)先進(jìn)封裝，三星、英特爾等也在研發(fā)，還有我們的中芯國際和封測企業(yè)。包括華為也有所研究，還曾申請過多項芯片封裝方面的專利。然而， 關(guān)于先進(jìn)封裝技術(shù)，研究方向挺多，在全球還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。其中，美企英特爾作為老牌芯片巨頭，盡管在芯片制造制程上已經(jīng)落后于臺積電和三星，至今也沒有實現(xiàn)7nm技術(shù)突破，但在先進(jìn)封裝方面，卻也早就進(jìn)行布局了。前段時間，英特爾表示在研發(fā)先進(jìn)制程的同時，還要在先進(jìn) 3D 封裝方面保持領(lǐng)先。

近日，英特爾正式宣布，將與臺積電、三星、高通、AMD、微軟、谷歌、日月光等多家企業(yè)，組成“小芯片產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，目的就是建立標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)小芯片生態(tài)系統(tǒng)。小芯片(Chiplet)是先進(jìn)封裝的重要技術(shù)之一，就是一種搭積木造芯的模式，將多個功能模塊芯片與底層基礎(chǔ)芯片封裝在一起，形成一個系統(tǒng)芯片，以突破摩爾定律。英特爾接臺積電、三星等科技巨頭組成小芯片聯(lián)盟，就是要推出一個全新的通用芯片互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)——Ucle，以此共同打造小芯片互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，推動建立小芯片生態(tài)體系。要知道，這可是獨立于之前芯片制造標(biāo)準(zhǔn)的另一套標(biāo)準(zhǔn)，就是要建立另一個賽道。

但大家應(yīng)該也看到了，這個“小芯片聯(lián)盟”的成員包含了多個行業(yè)的科技巨頭，唯獨沒有一家大陸的企業(yè)，這顯然是再次想要把中企排除在外，其用心顯然易見了。像我們的中芯國際也是全球領(lǐng)先的晶圓制造企業(yè)，華為的芯片設(shè)計技術(shù)也是全球領(lǐng)先，不遜于蘋果、高通，都沒有邀請，這明顯是要將中企排除在小芯片的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外。這其實跟之前的技術(shù)阻撓的套路一樣。不過，他們似乎忽視了這三個重要問題。

第一，他們的芯片離不開我們的市場。我國是全球最大的芯片消費市場，每年要進(jìn)口全球一半以上的芯片。尤其是英特爾、高通等美企芯片企業(yè)，主要市場都在大陸?，F(xiàn)在，他們想要把我們排除在小芯片標(biāo)準(zhǔn)之外，我們不用的話，他們賣給誰呢?第二，看似聯(lián)盟卻難以形成一定合力。英特爾想要拉這些企業(yè)組成聯(lián)盟，其實他們也是各有各的目的。況且英特爾和臺積電、三星還在競爭，想要建立標(biāo)準(zhǔn)并不容易。第三，國內(nèi)早已建立了國產(chǎn)芯片聯(lián)盟。去年1月份，華為海思牽頭，與中芯國際、紫光展銳、長江存儲、龍芯等在內(nèi)的90家半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)，組建了國產(chǎn)芯片聯(lián)盟。

能夠有如此大的提升，也是得益于臺積電的3D WoW硅晶圓堆疊技術(shù)，從而實現(xiàn)了性能和能耗比的全面提升。

正如剛剛所提到的，與Graphcore的上一代相比，Bow IPU可以訓(xùn)練關(guān)鍵的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，速度約為40%，同時，效率也提升了16%。

同時，在臺積電技術(shù)加持下，Bow IPU單個封裝中的晶體管數(shù)量也達(dá)到了前所未有的新高度，擁有超過600億個晶體管。

官方介紹稱，Bow IPU的變化是這顆芯片采用3D封裝，晶體管的規(guī)模有所增加，算力和吞吐量均得到提升，Bow每秒可以執(zhí)行350萬億flop的混合精度AI運(yùn)算，是上代的1.4倍，吞吐量從47.5TB提高到了65TB。

Knowles將其稱為當(dāng)今世界上性能最高的AI處理器，確實當(dāng)之無愧。

Bow IPU的誕生證明了芯片性能的提升并不一定要提升工藝，也可以升級封裝技術(shù)，向先進(jìn)封裝轉(zhuǎn)移。

Graphcore 首席技術(shù)官和聯(lián)合創(chuàng)始人Simon Knowles表示，「我們正在進(jìn)入一個先進(jìn)封裝的時代。在這個時代，多個硅芯片將被封裝在一起，以彌補(bǔ)在不斷放緩的摩爾定律 (Moore’s Law) 道路上取得的不斷進(jìn)步所帶來的性能優(yōu)勢。

目前，芯片的先進(jìn)制程已經(jīng)進(jìn)行到3納米芯片了，可以這么說，未來在先進(jìn)制程方面，已經(jīng)沒有多大的發(fā)展空間了。因此，越來越多的企業(yè)將目光放在了先進(jìn)封裝上面。最近，全新的3D封裝芯片已經(jīng)出現(xiàn)，全新7納米3D封裝高端芯片面世。這可是全球首顆高端3D封裝芯片。

那么，這個非常先進(jìn)的3D封裝技術(shù)如果被我國掌握了，那么對中國芯事業(yè)而言究竟又會有怎樣的影響呢?如今，這樣先進(jìn)的3D封裝技術(shù)的出現(xiàn)，是否有希望能突破摩爾定律的極限，實現(xiàn)半導(dǎo)體領(lǐng)域打破當(dāng)下的局面呢?

3月3日，總部位于英國的AI公司Graphcore在當(dāng)天發(fā)布了新一代IPU產(chǎn)品Bow，這已經(jīng)是這家企業(yè)的第三代IPU芯片，這款全新的，全球首顆3D封裝芯片和這家公司的上一代產(chǎn)品相比。在性能方面提升了40%，在能耗比和電源效率方面提升了16%。

通過這樣的數(shù)據(jù)，我們不難看出，這顆全球首個3D封裝芯片的實力還是比較強(qiáng)勁的，當(dāng)然，這款芯片最大的亮點在于，這是一款加量不加價的芯片，價格據(jù)說和上一代差不多。當(dāng)然，這枚芯片為何實力會這么強(qiáng)，其實還是因為臺積電在代工這枚芯片的時候，采用了先進(jìn)3D WoW硅晶圓堆疊技術(shù)。這個3D硅晶圓堆疊技術(shù)主要就是利用相關(guān)堆疊技術(shù)或者其他微加工技術(shù)，將芯片從下到上進(jìn)行堆疊，從而形成3D堆疊。這樣堆疊技術(shù)呈現(xiàn)出的效果，英國的AI公司Graphcore已經(jīng)證明了，確實，芯片性能的提高不僅僅只有芯片先進(jìn)制程，還可以從封裝工藝方面入手。