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生成式AI的時代正在到來，AI模型越來越強大，對算力的需求越來越高，而AI算力的提升，又進一步刺激更龐大模型的誕生。
在提升AI芯片性能的過程中，需要在單個封裝內集成CPU、加速器、內存等多個芯片。傳統的封裝已經跟不上AI芯片對高帶寬、低功耗、緊湊集成的要求。
“過去，先進封裝技術常被忽視，但如今系統級代工廠（systems foundry）以及系統技術協同優化（system technology co-optimization）的概念變得愈發重要。”英特爾先進系統封裝與測試事業部副總裁兼總經理Mark Gardner表示。
對于先進封裝，許多人都將目光轉向了晶圓級先進封裝，然而Mark Gardner卻說EMIB 2.5D才是AI領域的理想選擇，這是為什么？
先進封裝的產能限制
3D先進封裝是許多業界領先的AI芯片的首選，這些AI芯片面臨3D先進封裝的產能與良率問題。
先進封裝的產能成為了能否生產出先進AI芯片，滿許AI模型對算力需求的前提。
根據市場研究機構的數據，過去幾年，行業在2.5D封裝產能面臨諸多限制，不能夠充分滿足市場需求。
“當我們將Foveros 2.5D與EMIB 2.5D的產能相結合時，綜合產能是當前行業水平的兩倍以上。”Mark Gardner進一步表示，“我們已經完成了超過250個2.5D設計項目，這些項目既涉及英特爾產品，也涵蓋其他無晶圓廠客戶的需求，應用范圍從消費級產品到FPGA、服務器數據中心以及AI加速器。”
雷峰網(公眾號：雷峰網)了解到，EMIB 2.5D的首個產品已經投產近十年了。
那為什么EMIB 2.5D仍是AI芯片的首選？
EMIB 2.5D先進封裝是AI最佳選擇的五大理由
EMIB（嵌入式多芯片互連橋）采用嵌入基板中的硅橋技術，當需要高密度的芯片間連接，希望在基板上直接連接多個小芯片（Chiplets），實現低功耗連接時，EMIB是一種理想的選擇。
EMIB系列包含了EMIB 2.5D和EMIB 3.5D，EMIB 2.5D支持單層芯片，也可以進行HBM（高帶寬存儲）堆疊。EMIB 3.5D與EMIB 2.5D類似，差別在于EMIB 3.5D引入了3D堆疊技術。
Mark Gardner認為，EMIB 2.5D是AI最佳選擇的理由有五個優勢。
第一個優勢是成本。對比晶圓級封裝，EMIB橋接是一種非常小的硅片，由于尺寸小，可以充分利用晶圓面積。相比采用晶圓級封裝只能得到少量成品，會浪費大量空間和資源，EMIB有顯著的高效利用率的優勢。
“當擴展到更大面積的硅片復合體時，封裝內HBM的數量越多，EMIB的成本優勢相比晶圓級的封裝技術呈指數級增長。”Mark Gardner補充表示。
EMIB 2.5D的第二、第三點優勢緊密相連，即更高的良率和更快的生產周期。
晶圓級的封裝，始終存在晶圓封裝步驟，有時稱為“芯片對晶圓”（Chip-on-Wafer）步驟，包括將頂層芯片附著到晶圓上，并涉及模具、凸點等。這些步驟顯然增加了良率損失的風險，因為步驟越多，復雜度越高，所需時間也越長。
“這種步驟的改進并不是幾天，而是幾周的時間周期。”Mark Gardner指出，“EMIB能夠讓客戶更快獲得加電測試數據、硅片驗證數據等，更高的良率和更短的生產周期成為EMIB技術。”
EMIB的第四個優勢是英特爾將硅橋嵌入基板的做法。
制造基板時，是在一個大的方形面板上進行，這種做法能夠極大地提高基板面板的利用率。由于基板的尺寸規格與面板格式相匹配，它具備很好的可擴展性，能夠適應大型復雜封裝的需求。
“AI領域的客戶可能希望在一個封裝中集成更多的HBM（高帶寬存儲器），并且希望在一個封裝中容納更多的工作負載內容，這種技術顯然能夠滿足這些需求。”Mark Gardner表示。
第五個優勢就是能給客戶提供更多選擇。
EMIB作為市場上已有既定的行業解決方案的替代方案，而英特爾代工致力于為客戶提供多樣化的選項，EMIB為客戶提供了靈活性和選擇權，不同工藝節點、不同材料的芯片可以通過EMIB 2.5D封裝在一起，芯片廠商可以自由選擇最適合的IP模塊實現最優的計算架構。
至于EMIB 3.5D，它不僅具備EMIB的優勢，還增加了堆疊的靈活性，因為某些IP更適合垂直堆疊，而不是水平連接。
英特爾還有Foveros技術，包括Foveros 2.5D和Foveros 3D。與EMIB 3.5D類似，Foveros技術可以與其他中介層技術結合使用。
“在AI和HPC產品中，可以結合使用多種技術。例如，可能會采用Foveros Direct 3D，同時與HBM連接，最終形成EMIB 3.5D封裝。這些技術并非互斥，可以結合到一個封裝中。”Mark Gardner表示。
Foveros Direct的特點是不采用焊料與焊料連接，而是采用銅-銅直接鍵合。這種連接方式能夠實現最高的帶寬和最低功耗的互連。
Mark Gardner透露，英特爾代工正在開發120×120毫米的封裝尺寸的超大封裝（Large Packages），預計將在1-2年內進入量產。
先進封裝時代，提升良率更有價值
芯片制造過程中良率的改善一直非常有價值，如今封裝的材料成本加上所有硅片內容達到數千美元時，這種改進就變得尤為關鍵。
因為，一個封裝內僅有一顆芯片時，情況相對簡單。但如果有50塊不同的芯片組合在一起，一塊壞的就會毀掉另外49塊好的芯片。
英特爾開發了一種名為“裸片測試”（Die Sort）的技術，它已經在生產中使用了十多年。“我們會將整片晶圓分割成一個個單獨的裸片，并在組裝到基板之前對它們進行分類和測試。”Mark Gardner說，“這種方法在過去一直很重要，但在當前環境下變得更加關鍵。”
英特爾代工調整了策略，提供更靈活的服務。例如，客戶可以僅選擇EMIB技術或封裝服務，而芯片部分則來自其他代工廠，或者只需要測試方案，例如裸片測試（Die Sort）能力，英特爾代工也可以單獨提供。
英特爾代工也提供的額外增值服務。
“包括我們在各種設計上的豐富經驗。我們還可以幫助客戶優化他們的產品，無論是硅與封裝的協同設計、設計策略，還是功率傳輸、高級建模和熱管理等。”Mark Gardner說。
顯然，英特爾代工正在利用其深厚的積累提供差異化的設計、先進封裝、測試能力，這是一個明智的策略，也是英特爾把握生成式AI時代重要機遇的重要一環。
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