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。