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英特尔院士斯旺:由外而内重塑芯片设计

2021-05-28 11:37 · 稿源: 巴黎人注册送用户

就本质而言,封装是一个非常酷和有趣的领域,自从加入英特尔以来与众不同能力比以往任何时候都强。—— 英特尔组件研究集团封装系统研究总监约翰娜·斯旺

英特尔首席执行官帕特·基辛格在讲述英特尔如何通过英特尔代工服务(IFS)为客户制造芯片并脱颖而出时,他一再提及“英特尔世界一流的封装和组装测试技术”。基辛格上个月向投资者表示:“我们已经看到潜在的代工客户对封装技术非常感兴趣”。

封装从未如此备受青睐。

但是对于约翰娜·斯旺(Johanna Swan)来说,这份迟来的推崇和其工作息息相关。作为英特尔组件研究集团封装系统研究总监,斯旺表示:“我们必须预见未来的需求,并专注在我们认定会有价值的东西上——不过,这里指的是五年多之后的未来。 ”

作为英特尔院士,斯旺是电子封装技术专家,在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)工作了 16 年后,于 2000 年加入英特尔。

斯旺和她的团队改进并研发了封装硅芯片的新方式——这一成果不仅吸引了潜在的代工客户,而且还使英特尔能够提供各种领先产品。根据定义,封装是围绕一个或多个硅晶片的外壳,可以保护晶片免受外界影响,实现散热,提供电源,并将它们连接至计算机的其余组件。

斯旺解释说:“封装是用来建立外部连接的,但同时可以优化内部性能,一直达到晶体管这一级别。”

在边缘进行研究意味着“你需要超乎寻常的坚持”,她补充道。“因为要花很长时间才能看到产品上的效果,所以你必须乐意着手解决各种有意思的麻烦,并对研究的价值,即它的影响力和将要创造的改变深信不疑。”

仅仅将英特尔这一封装技术引起的芯片设计制造变革称作“小改变”,过于轻描淡写了。

摩尔定律探索中的新拐点

斯旺解释道:“我们目前正在从用单一方法去完成所有工作,转变为创建具有多节点、不同硅工艺的产品,并从每个工艺节点中的应用中获得最大的收益。”

她继续补充说,将许多单独的硅区块组装在一起的能力是“一个真正意义上的大拐点……能够以和传统略微不同的方式有效地延续摩尔定律。”

斯旺解释,封装的传统基石,即“性能”、“成本”和“可制造性”将会延续。但是,诸如英特尔的嵌入式多芯片互连桥接(EMIB)和Foveros之类的新型多维高级封装技术的推出,为芯片设计师提供了“用于优化和创建系统的有趣旋钮”。

这种新方法应用的范例是即将推出的XPU芯片Ponte Vecchio,它将大约 47 种不同的硅区块堆叠连接在一起,从而为人工智能和科学计算提供了新的数量级性能。

封装的魅力

斯旺解释说,封装的下一个基石是她所说的“功能致密化……即最大化单位体积性能”。她说,尽管封装与摩尔定律没有相似之处,但它在某种程度上已经通过小型化得到了发展。

斯旺指出,封装中的连接和导线(互连)的相对尺寸与在硅晶片中的尺寸相比,“二者在过去通常属于完全不同的量级。”但是随着封装技术的功能缩小(例如晶片对晶片的垂直互连间距远低于 10 微米),“接口正在与封装与英特尔所谓硅的最后端之间融合。”

斯旺说:“现在突然之间,封装的奇妙之处在于它的特征尺寸与晶圆背面的巨型金属相同。”

她补充说:“这将制造的一些负担转移到了如今更像工厂的环境中。”但是,当您查看产品总成本时,“我们应该能够以降低成本的方式对其进行优化。”

斯旺说,这些复杂的产品带来了一系列新的挑战,“但对英特尔来说这确实是件好事,因为我们已经具备了这些优势。”

二十多年来,持续不断的新挑战使斯旺专注于下一代封装技术。“我曾认为封装技术可能只会在几年的时间里比较有意思,但是事实上,封装涉及诸多领域——包括高速信号、功率传输,以及机械问题和材料挑战。这表明,在封装这一课题中,实际上有很多非常有趣的问题需要解决。”

创造,开拓和颠覆——引人深思

她补充说:“从这一领域可以创造的能力让人眼前一亮。如果一个人具有好奇心,并想解决具有挑战性的问题,那么英特尔绝对是不二选择,封装技术正在崛起。”

接下来英特尔的计划是什么?暂时保密。但斯旺表示,除了预知芯片设计的变革和客户需求的变化之外,我们将始终关注当今的技术瓶颈以及改良方式。

“那在其他开拓领域,你会开始发现尚未真正发掘的能力,就可以开始思考如何以其他人尚未想到的方式做一些事情。”

“我们致力于颠覆性变革”,斯旺表示,“这一变革艺术的核心就是在不改变所有设备的情况下做出改变,而且不需要全新的生产线。明智地进行颠覆性创新,仍然可以实现最大成效。”

“就本质而言,封装是一个非常酷和有趣的领域”,斯旺补充道,“自从我加入英特尔以来,与众不同能力比以往任何时候都强。”

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