新興技術的到來不斷推動時代的發展。在PC時代，英特爾技術創新很大程度上是依賴於晶體管密度提高和CPU架構的創新。而走進數據時代，英特爾開始建立起全新路徑。去年年底，在2018年12月英特爾“架構日”活動上，英特爾首次提出“六大技術支柱”的概念，也就是製程&封裝、架構、內存和存儲、互連、安全、軟件。
9月4日，英特爾副總裁兼封裝測試技術開發部門總經理Babak Sabi、英特爾院士兼技術開發部聯合總監Ravi V.Mahajan、英特爾封裝研究事業部組件研究部首席工程師Adel Elsherbin、英特爾製程&封裝部門技術營銷總監Jason Gorss，四位英特爾封裝技術專家齊聚上海，分享英特爾未來路線圖及其對封裝技術的整體願景。
"新興技術的到來不斷推動時代的發展。在PC時代，英特爾技術創新很大程度上是依賴於晶體管密度提高和CPU架構的創新。而走進數據時代，英特爾開始建立起全新路徑。去年年底，在2018年12月英特爾“架構日”活動上，英特爾首次提出“六大技術支柱”的概念，也就是製程&封裝、架構、內存和存儲、互連、安全、軟件。
9月4日，英特爾副總裁兼封裝測試技術開發部門總經理Babak Sabi、英特爾院士兼技術開發部聯合總監Ravi V.Mahajan、英特爾封裝研究事業部組件研究部首席工程師Adel Elsherbin、英特爾製程&封裝部門技術營銷總監Jason Gorss，四位英特爾封裝技術專家齊聚上海，分享英特爾未來路線圖及其對封裝技術的整體願景。
英特爾的六脈神劍
所謂“六脈神劍”，是武俠小說《天龍八部》中大理段式的最高武功絕學。這六大技術支柱猶如六脈神劍，給英特爾加了極高的“武力值”。Jason Gorss對六大技術支柱做了詳細介紹。
在製程&封裝層面，英特爾集中在晶體管和封裝兩大領域進行創新，晶體管層面，希望未來尺寸會越來越小，並且功耗越來越下降，因此這是其晶體管領域主要的創新方向。
在架構層面，英特爾過去一直通用的是X86架構。在進入到新時代以後，必須要掌握更多不同架構的組合，以滿足更加專屬的特定領域的需求，包括像FPGA、圖像處理以及針對人工智能加速器等等。而在內存和存儲領域，Jason Gorss坦言，英特爾正面臨一個全新的瓶頸，希望可以開發更加領先的技術和產品，可以繼續消除傳統內存和存儲層級結構中的固有瓶頸，同時也可以實現加速互連。
在互連層面，不僅是數據的存儲需要加大創新，Jason Gorss認為數據之間的互連和流通也是非常重要的，這是為什麼英特爾在互連領域要投資不同層級的互連技術，希望可以更好滿足在數據層面或者是封裝內的數據流通。
在軟件層面和硬件層面，英特爾已致力於實現最高的性能。但Jason Gorss表示至少還有另外兩個維度可以進一步大幅度提高性能，其中軟件就是非常重要的一個環節。英特爾在全球已經有超過1.5萬名工程師，可以說遠遠超過其他任何一家市面上的主流企業，Jason Gorss稱，英特爾也會繼續在軟件領域繼續大展拳腳，繼續加強軟件領域的創新。
在安全層面，Jason Gorss表示，安全是一切的核心，不管做任何事情，任何創新技術，安全都是英特爾考慮的最中間的要素，因為它可以為其他一切的發展提供可靠的基礎。
英特爾的六大技術支柱不僅顛覆了傳統，也對業內眾多企業造成了威脅。正如Jason Gorss所說，市面上沒有任何一家企業可以像英特爾一樣，可以為所有客戶和相關方提供如此全面的解決方案。
在現代半導體中，焦點通常集中在工藝節點本身，封裝作為其中的一個推動因素往往被忽視。芯片封裝在電子供應鏈中看似不起眼，卻一直髮揮關鍵作用。作為處理器和主板之間的物理接口，封裝為芯片的電信號和電源提供了一個著陸區。邁向以數據為中心的時代，先進封裝將比過去發揮更重大的作用。Jason Gorss表示：“多年來業界並沒有在先進封裝上投入太多精力，但近年來情況發生了變化。先進封裝已成為各公司打造差異化優勢的一個重要領域，以及一個能夠提升性能、提高功率、縮小外形尺寸和提高帶寬的機會。”
你所不知道的封裝流程
Babak Sabi在會上介紹了英特爾封裝測試的全流程。一般來說，芯片的封裝測試會經歷以下幾個步驟：
測試晶圓，選擇哪種芯片會更合適；
硅片處理，將晶圓分割成更小的裸片；
已知合格芯片（KGD），連接到裸片上的具體接口以及插口，通過這種方法來對裸片進行測試，確保提交給客戶所有的芯片都是質量合格的；
封裝，將裸片結合基板以及其他的封裝材料，共同封裝在一起；
統一測試，對完成封裝的芯片以及基板進行統一的測試，確保它們可以正常運作；
完成，確保整個芯片包括封裝都會正常運行；
交付客戶。
新興技術的到來不斷推動時代的發展。在PC時代，英特爾技術創新很大程度上是依賴於晶體管密度提高和CPU架構的創新。而走進數據時代，英特爾開始建立起全新路徑。去年年底，在2018年12月英特爾“架構日”活動上，英特爾首次提出“六大技術支柱”的概念，也就是製程&封裝、架構、內存和存儲、互連、安全、軟件。
9月4日，英特爾副總裁兼封裝測試技術開發部門總經理Babak Sabi、英特爾院士兼技術開發部聯合總監Ravi V.Mahajan、英特爾封裝研究事業部組件研究部首席工程師Adel Elsherbin、英特爾製程&封裝部門技術營銷總監Jason Gorss，四位英特爾封裝技術專家齊聚上海，分享英特爾未來路線圖及其對封裝技術的整體願景。
英特爾的六脈神劍
所謂“六脈神劍”，是武俠小說《天龍八部》中大理段式的最高武功絕學。這六大技術支柱猶如六脈神劍，給英特爾加了極高的“武力值”。Jason Gorss對六大技術支柱做了詳細介紹。
在製程&封裝層面，英特爾集中在晶體管和封裝兩大領域進行創新，晶體管層面，希望未來尺寸會越來越小，並且功耗越來越下降，因此這是其晶體管領域主要的創新方向。
在架構層面，英特爾過去一直通用的是X86架構。在進入到新時代以後，必須要掌握更多不同架構的組合，以滿足更加專屬的特定領域的需求，包括像FPGA、圖像處理以及針對人工智能加速器等等。而在內存和存儲領域，Jason Gorss坦言，英特爾正面臨一個全新的瓶頸，希望可以開發更加領先的技術和產品，可以繼續消除傳統內存和存儲層級結構中的固有瓶頸，同時也可以實現加速互連。
在互連層面，不僅是數據的存儲需要加大創新，Jason Gorss認為數據之間的互連和流通也是非常重要的，這是為什麼英特爾在互連領域要投資不同層級的互連技術，希望可以更好滿足在數據層面或者是封裝內的數據流通。
在軟件層面和硬件層面，英特爾已致力於實現最高的性能。但Jason Gorss表示至少還有另外兩個維度可以進一步大幅度提高性能，其中軟件就是非常重要的一個環節。英特爾在全球已經有超過1.5萬名工程師，可以說遠遠超過其他任何一家市面上的主流企業，Jason Gorss稱，英特爾也會繼續在軟件領域繼續大展拳腳，繼續加強軟件領域的創新。
在安全層面，Jason Gorss表示，安全是一切的核心，不管做任何事情，任何創新技術，安全都是英特爾考慮的最中間的要素，因為它可以為其他一切的發展提供可靠的基礎。
英特爾的六大技術支柱不僅顛覆了傳統，也對業內眾多企業造成了威脅。正如Jason Gorss所說，市面上沒有任何一家企業可以像英特爾一樣，可以為所有客戶和相關方提供如此全面的解決方案。
在現代半導體中，焦點通常集中在工藝節點本身，封裝作為其中的一個推動因素往往被忽視。芯片封裝在電子供應鏈中看似不起眼，卻一直髮揮關鍵作用。作為處理器和主板之間的物理接口，封裝為芯片的電信號和電源提供了一個著陸區。邁向以數據為中心的時代，先進封裝將比過去發揮更重大的作用。Jason Gorss表示：“多年來業界並沒有在先進封裝上投入太多精力，但近年來情況發生了變化。先進封裝已成為各公司打造差異化優勢的一個重要領域，以及一個能夠提升性能、提高功率、縮小外形尺寸和提高帶寬的機會。”
你所不知道的封裝流程
Babak Sabi在會上介紹了英特爾封裝測試的全流程。一般來說，芯片的封裝測試會經歷以下幾個步驟：
測試晶圓，選擇哪種芯片會更合適；
硅片處理，將晶圓分割成更小的裸片；
已知合格芯片（KGD），連接到裸片上的具體接口以及插口，通過這種方法來對裸片進行測試，確保提交給客戶所有的芯片都是質量合格的；
封裝，將裸片結合基板以及其他的封裝材料，共同封裝在一起；
統一測試，對完成封裝的芯片以及基板進行統一的測試，確保它們可以正常運作；
完成，確保整個芯片包括封裝都會正常運行；
交付客戶。
當然，英特爾也會涉及到封裝的其他領域，包括有關供電、信號的傳導、插座及連接器的開發，還有機械完整性以及表面切裝工藝等的設計，以及高速的信號傳導以及封裝測試。Babak Sabi透露，英特爾可以開發非常小的封裝，如圖這個裸片上面疊了三層，非常小，非常薄，CPU還有底層的裸片，加上上層的存儲器單元。
"新興技術的到來不斷推動時代的發展。在PC時代，英特爾技術創新很大程度上是依賴於晶體管密度提高和CPU架構的創新。而走進數據時代，英特爾開始建立起全新路徑。去年年底，在2018年12月英特爾“架構日”活動上，英特爾首次提出“六大技術支柱”的概念，也就是製程&封裝、架構、內存和存儲、互連、安全、軟件。
9月4日，英特爾副總裁兼封裝測試技術開發部門總經理Babak Sabi、英特爾院士兼技術開發部聯合總監Ravi V.Mahajan、英特爾封裝研究事業部組件研究部首席工程師Adel Elsherbin、英特爾製程&封裝部門技術營銷總監Jason Gorss，四位英特爾封裝技術專家齊聚上海，分享英特爾未來路線圖及其對封裝技術的整體願景。
英特爾的六脈神劍
所謂“六脈神劍”，是武俠小說《天龍八部》中大理段式的最高武功絕學。這六大技術支柱猶如六脈神劍，給英特爾加了極高的“武力值”。Jason Gorss對六大技術支柱做了詳細介紹。
在製程&封裝層面，英特爾集中在晶體管和封裝兩大領域進行創新，晶體管層面，希望未來尺寸會越來越小，並且功耗越來越下降，因此這是其晶體管領域主要的創新方向。
在架構層面，英特爾過去一直通用的是X86架構。在進入到新時代以後，必須要掌握更多不同架構的組合，以滿足更加專屬的特定領域的需求，包括像FPGA、圖像處理以及針對人工智能加速器等等。而在內存和存儲領域，Jason Gorss坦言，英特爾正面臨一個全新的瓶頸，希望可以開發更加領先的技術和產品，可以繼續消除傳統內存和存儲層級結構中的固有瓶頸，同時也可以實現加速互連。
在互連層面，不僅是數據的存儲需要加大創新，Jason Gorss認為數據之間的互連和流通也是非常重要的，這是為什麼英特爾在互連領域要投資不同層級的互連技術，希望可以更好滿足在數據層面或者是封裝內的數據流通。
在軟件層面和硬件層面，英特爾已致力於實現最高的性能。但Jason Gorss表示至少還有另外兩個維度可以進一步大幅度提高性能，其中軟件就是非常重要的一個環節。英特爾在全球已經有超過1.5萬名工程師，可以說遠遠超過其他任何一家市面上的主流企業，Jason Gorss稱，英特爾也會繼續在軟件領域繼續大展拳腳，繼續加強軟件領域的創新。
在安全層面，Jason Gorss表示，安全是一切的核心，不管做任何事情，任何創新技術，安全都是英特爾考慮的最中間的要素，因為它可以為其他一切的發展提供可靠的基礎。
英特爾的六大技術支柱不僅顛覆了傳統，也對業內眾多企業造成了威脅。正如Jason Gorss所說，市面上沒有任何一家企業可以像英特爾一樣，可以為所有客戶和相關方提供如此全面的解決方案。
在現代半導體中，焦點通常集中在工藝節點本身，封裝作為其中的一個推動因素往往被忽視。芯片封裝在電子供應鏈中看似不起眼，卻一直髮揮關鍵作用。作為處理器和主板之間的物理接口，封裝為芯片的電信號和電源提供了一個著陸區。邁向以數據為中心的時代，先進封裝將比過去發揮更重大的作用。Jason Gorss表示：“多年來業界並沒有在先進封裝上投入太多精力，但近年來情況發生了變化。先進封裝已成為各公司打造差異化優勢的一個重要領域，以及一個能夠提升性能、提高功率、縮小外形尺寸和提高帶寬的機會。”
你所不知道的封裝流程
Babak Sabi在會上介紹了英特爾封裝測試的全流程。一般來說，芯片的封裝測試會經歷以下幾個步驟：
測試晶圓，選擇哪種芯片會更合適；
硅片處理，將晶圓分割成更小的裸片；
已知合格芯片（KGD），連接到裸片上的具體接口以及插口，通過這種方法來對裸片進行測試，確保提交給客戶所有的芯片都是質量合格的；
封裝，將裸片結合基板以及其他的封裝材料，共同封裝在一起；
統一測試，對完成封裝的芯片以及基板進行統一的測試，確保它們可以正常運作；
完成，確保整個芯片包括封裝都會正常運行；
交付客戶。
當然，英特爾也會涉及到封裝的其他領域，包括有關供電、信號的傳導、插座及連接器的開發，還有機械完整性以及表面切裝工藝等的設計，以及高速的信號傳導以及封裝測試。Babak Sabi透露，英特爾可以開發非常小的封裝，如圖這個裸片上面疊了三層，非常小，非常薄，CPU還有底層的裸片，加上上層的存儲器單元。
多種封裝優勢
“為實現MCP（先進的多芯片封裝架構），英特爾的封裝並不算複雜，把多個功能內部在封裝內實現芯片和小芯片的連接，同時也可以幫助整體芯片實現單晶片系統和片上系統的功能。為了做到這一點，我們必須要確保整個裸片上的小芯片連接必須是低功耗、高帶寬而且是高性能的。” Ravi Mahajan這樣說道。為了實現該願景，英特爾將低延時、高互連速度以及高性能作為三大技術開發目標。
Ravi Mahajan解釋道，已知具體的線路板上分別有CPU，GPU，電壓調節器以及內存的子系統等，共用的面積大概是4000平方毫米，英特爾通過獨特的封裝技術，可以把尺寸縮小到不到700平方毫米。系統面積大幅減少，造成物理距離縮減，因此對電壓調節會做得更加高效，還可以帶來更加高速的信號傳遞。得益於上述說到的高速的信號傳導，延遲也可以得到下降。
英特爾還有另一個封裝優勢，支持多種節點的混合集成。Ravi Mahajan繼續說道，這可以在上面可以實現多個不同元器件的集成，它的尺寸也會變得繼續減少。早在2014年，英特爾的PCB板的厚度就已經在100微米左右，2015年開始實現無核的技術，換句話說，英特爾的封裝已經是無核的了。
Ravi Mahajan表示，在未來，英特爾並不僅僅是把硅片疊到封裝上，還可以把硅片直接放到封裝裡面，就是嵌入式橋接。由於先進封裝技術的出現，英特爾是業內首家提出這套技術解決方案的提供商，可以讓系統變得更薄，同時也可以讓芯片尺寸變得更小。
再來是高速信號，Ravi Mahajan稱，信號在整個半導體及芯片的表面來進行傳遞的，會受到金屬表面粗糙度的影響，可能隨著整個信號的傳遞而受到損耗。英特爾有專門的製造技術會大幅降低金屬表面粗糙度，同時可採用全新的佈線方法，來減少其間的串擾。除此之外，英特爾也採用空隙佈線全新的一套生產工藝和流程，能更好的通過電介質堆棧的設計，進一步減少兩者之間信號傳導的損耗。現在，英特爾通過先進封裝技術，信號傳導速度可達112Gbps，未來希望達到224的數量級。
先進的多芯片封裝架構
在高密度以及高帶寬的互連方面，英特爾推出了先進的多芯片封裝架構。Ravi Mahajan首先解釋了兩個術語：3D互連，指的就是兩個裸片疊在一起；2D互連，指的是兩個裸片進行水平的連接。這是數據傳導時的兩種方式，第一種是導線數量少，速度快；另一種是導線數量多，但傳輸速度慢。相比較之下，並行能大幅降低延遲、提升速度，如果經過良好設計，甚至可將整個能耗降低約10個百分比，這需要有先進的封裝技術予以配合。
1、EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）
說到2D的平面多芯片封裝，這方面，英特爾一般考慮的是可以做到多薄以及幾個裸片之間的間距到底是多少。英特爾採用獨特的競爭優勢EMIB（嵌入式多芯片互連橋接），實現更好的導線密度。其在局部做高密度佈線，而非在全局做高密度佈線，因為往硅中介層上疊加的裸片必須比硅中介層要小，否則成本會大幅上升。這樣一來，英特爾可以同時具備兩項技術，成本更低，性能更優化，一旦有需要，可以進行兩種技術間的切換。
2、Foveros （3D立體芯片封裝技術）
據資料顯示，Foveros 3D封裝技術帶來了3D堆疊的顯著優勢，可實現邏輯對邏輯（logic-on-logic）的集成，為芯片設計提供極大的靈活性。該封裝技術也成為繼2018年推出EMIB 2D封裝技術之後的下一個技術飛躍。這使得英特爾的有源基礎裸片，可在非常小的面積上可以進行堆疊。目前其間距可做到50微米，英特爾已有先進技術可將其做到10微米甚至更小，這取決於系統的設計方法，每平方毫米IO則可以從400到10000來進行選擇。
3、Co-EMIB（EMIB+Foveros）
Co-EMIB就是EMIB和Foveros兩個技術之間的集成，可以把2D和3D芯片進行融合，將超過兩個不同的裸片來進行疊加，具體的疊加可以在水平和垂直方向實現。這樣的話可以有更好的靈活度，把它進行不同層面的分割，並且把它放在同一個封裝內進行實現。
整個業界都在不斷推動先進多芯片封裝架構的發展，更好的滿足高帶寬、低功耗的需求。為實現構建未來封裝，英特爾也做了一些準備。
構建未來封裝的多手準備
“在封裝互連技術方面，主要有兩種方式，一種把主要相關功能在封裝上進行集成。其中一個就是把電壓的調節單元從母板上移到封裝上，通過這種方式實現全面集成的電壓調節封裝。另外一個是稱之為SOC片上系統分解的方式，我們會把具備不同功能屬性的小芯片來進行連接，並放在同一封裝裡，通過這種方法可以實現接近於單晶片的特點性能和功能。” Adel Elsherbini說道，他是英特爾封裝研究事業部組件研究部首席工程師。Adel Elsherbini稱，不管是選擇哪一種的實現路徑，都需要做到異構集成和專門的帶寬需求，而異構集成和專門的帶寬需求也可以幫助實現密度更高的多芯片集成。互連方面主要考慮進一步降低延遲，上升帶寬。
具體微縮方向有三種，一種是用於堆疊裸片的高密度垂直互連，可以大幅度的提高帶寬，同時也可以實現高密度的裸片疊加。第二種是全局的橫向互連。在未來隨著小芯片使用的會越來越普及。第三個是全方位互連，可以實現之前所無法達到的3D堆疊帶來的性能。
1.高密度垂直互連
它主要是靠每平方毫米有多少個橋凸來進行界定。因為芯片的尺寸可能會變得越來越小，為了保證足夠的帶寬，必須要在導線上下功夫，傳統基於焊料的技術已經快要到極限了，這就是英特爾為什麼要使用全新的技術，其中一個就是混合鍵合。通過混合鍵合的方法，間距上可做到10微米，在橋凸和互連密度上，英特爾也都可以做到更好。
高密度垂直互連具有多種優勢，比如通過中介層對裸片進行互連，裸片傳導需要通過互連引線進行，間距逐漸微縮，使得電容更少、時延更低、串擾更少，因為間距變窄，電容和電壓在對等線高上，可以大幅降低功耗，大幅提高信號完整性和新能。
2.全橫向互連
全橫向互連會用每毫米的引線數量進行衡量。英特爾現可做到在小芯片間的高密度互連，未來隨著小芯片尺寸越來越小，希望控制成本的同時，在整個封裝層面均實現小芯片互連。橫向互連需要考慮直線間距，直線間距越短，同樣面積就可以安裝更多硅片，信號傳導距離也越短。現在，英特爾基本使用硅後端佈線來實現。
使用有機中介層是更好的方案，因為它比硅的成本更低。但是，用有機中介層有一個弱勢，就是必須要進行激光鑽孔，而進行激光鑽孔需要較大的捕獲焊盤，如果信號需在這些較大的焊盤間傳遞，它的密度就會受限，進而影響其性能。為了解決這一挑戰，英特爾開發了基於光刻定義的無未對準通孔（ZMV），可實現導線和通孔寬度的一致，這樣就不需要焊盤進行連接，也不會犧牲傳導速度。
3.全方位互連
全方位互連（ODI）可以帶來使得上下方基礎裸片帶寬速度特別快；小芯片可以直接獲得封裝的供電，無需中間通孔；基礎裸片無需比上方搭載小芯片的面積總和更大這些優勢，結合之前介紹的架構，可以將延遲降低2.5倍，功耗縮短15%，帶寬提高3倍。
Adel Elsherbini表示，這三種互連方式都可以提高每立方毫米上的功能並實現類似於單鏡片的性能。
在異構和以數據為中心的時代，數據量越來越龐大，英特爾圍繞這些挑戰發力，並著手開發新的技術以及解決方案，希望進一步滿足數據量增長和存儲方面的大規模的需求。EMIB、Foveros、Co-EMIB等技術將為英特爾提供強大的能力，這些不同的技術針對不同的應用需求，可以有針對性地組合使用。
英特爾將先進封裝技術將與其世界級製程工藝相結合，從晶體管再到整體系統層面的集成，為客戶提供全面的解決方案。正如Jason Gorss所說，半導體行業發展非常迅速，正是由於英特爾這些獨有的能力，可以幫助我們更好地預測高速發展的半導體行業可能會出現的各項問題，並且及時進行干預。
*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。
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