随着AI算力竞赛的持续升温,一项此前鲜为人知的技术正迅速成为行业焦点——半导体先进封装。简而言之,该技术能够将不同功能、不同制程、不同尺寸甚至来自不同厂商的芯粒(chiplet)集成于同一封装体内,以更灵活、更高能效、更具成本效益的方式实现系统级芯片(SoC)。因此,越来越多的AI芯片厂商开始将目光投向这一前沿技术。
提到先进封装,英特尔在该领域已深耕超过半个世纪——自上世纪70年代起便持续创新,积累了深厚的技术底蕴。面对AI时代的新需求,英特尔携手生态系统伙伴及基板供应商,共同制定行业标准,推动技术进步。其核心理念“系统工艺协同优化”(STCO)意味着英特尔代工不仅提供传统的封装、互连、基板技术,还涵盖从系统级架构设计到热管理、功耗管理等一整套服务。

全面而丰富的技术组合
英特尔代工提供的先进系统封装及测试(Intel Foundry ASAT)技术组合,覆盖了从FCBGA 2D到Foveros Direct 3D在内的多种方案。具体分类如下:

左上:FCBGA 2D;右上:EMIB 2.5D;左下:Foveros 2.5D与3D;右下:EMIB 3.5D
·FCBGA 2D:传统有机FCBGA(倒装芯片球栅格阵列)封装,适用于成本敏感、I/O数量较少的应用场景。
·FCBGA 2D+:在FCBGA基础上引入基板层叠技术,可减少高密度互连面积、降低成本,尤其适合网络与交换设备。
·EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)2.5D:通过基板内微型硅桥连接芯片,实现高密度芯片间互连,在AI和高性能计算(HPC)领域表现卓越。
·EMIB 3.5D:在EMIB基础上引入3D堆叠,芯片可垂直堆叠在有源或无源基板上,再通过EMIB连接,灵活性更高,能根据IP特性选择垂直或水平堆叠,同时避免使用大型中介层。
·Foveros 2.5D和3D:采用基于焊料的连接方式,适用于高速I/O与较小芯片组分离的设计。
·Foveros Direct 3D:通过铜与铜直接键合,实现更高互连带宽和更低功耗,性能进一步提升。
值得注意的是,这些技术并非互斥——可在同一封装中同时采用多种方案,为复杂芯片设计提供了极大的灵活性。从商业层面来看,这充分体现了英特尔对封装细分市场的高度重视。
EMIB:AI芯片封装的理想解决方案
针对AI芯片的先进封装需求,与业界其他晶圆级2.5D技术(如硅中介层、重布线层RDL)相比,EMIB 2.5D技术具有以下几大显著优势。
第一,成本效益突出。EMIB采用的硅桥尺寸极小,相比传统的大尺寸中介层,在制造过程中能更高效利用晶圆面积,减少空间和资源浪费,从而降低综合成本。

第二,良率显著提升。EMIB省去了晶圆级封装步骤,减少了模具、凸点等复杂工艺带来的良率损失风险,使整体生产良率更高。
第三,生产效率更高。与晶圆级技术相比,EMIB的制造步骤更少、复杂度更低,生产周期更短。在快速变化的市场环境中,这一时间优势可帮助客户更快获得产品验证数据,加速产品上市进程。
第四,尺寸优化显著。晶圆级技术需要在基板上方添加中介层,而EMIB则将硅桥嵌入基板内部,极大提高了基板面积利用率。此外,基板尺寸与集成电路面板的格式相匹配,采用EMIB可在单个封装中集成更多芯片,容纳更多工作负载。

第五,供应链与产能保障。英特尔拥有成熟的供应链和充足的产能,能够确保EMIB满足客户对先进封装解决方案的需求。
展望未来
展望未来,英特尔正在研发120×120毫米的超大尺寸封装,并计划在未来几年内推出玻璃基板。与目前使用的有机基板相比,玻璃基板具有超低平面度、更优的热稳定性和机械稳定性,能够大幅提升基板上的互连密度,为AI芯片封装带来新的突破。
可以说,英特尔在AI时代的先进封装领域持续创新,正引领行业发展方向,同时为全球半导体产业注入了新的活力。
