
所以,以前的芯片封装是这样的,
基本芯片内部结构是这样的
但后来,随着芯片代工艺的提升,芯片越来越复杂,常规的wirebond工艺无法满足需求,因此出现了下来这样的flipchip工艺,单位信号密度得到了显著的提升。
再之后,随着以手机为主移动端的发展,芯片工艺的发展逐渐趋缓,因此重心也部分放在封装工艺的优化。PoP就是其中之一,广泛应用于手机等芯片中。如下图高通骁龙gen1 dieshot
上下4块16bit的DDR 模组,这样四个角的放置主要也是为了PoP设计的最优化
层叠封装( PoP) 的意思是:有一个倒装fp芯片,其顶部有一个芯片一般是存储类的,而下方芯片是控制器,如CPU, 比如方面的高通骁龙芯片,占据顶部芯片焊球之间的位置。架构如下图
典型的PoP应用是在下边有一个CPU,在上面是一个特殊封装的DDR颗粒。
本文介绍的M1 Ultra封装优化,也是基于芯片之间的异构集成。跟上面的思路是类似的。
异构集成目前成为了开发和采用先进封装技术的关键驱动力。
苹果 M1 Ultra 处理器,中间是处理器,由两个MAX芯片粘结而成。
左右两边则是内存芯片,是直接焊到板卡上的。这是苹果的一贯作风,内存或存储芯片都是焊在基板或板子上,对于电子爱好者没有太多的DIY空间。
M1 Ultra 是 Apple 芯片的又一个游戏规则改变者,再次震撼了 PC 行业。通过将两个 M1 Max 芯片与 UltraFusion 封装架构连接起来,我们能够将 Apple 芯片扩展到前所未有的新高度。
根据实际测试,UltraFusion 架构使用的硅中介层的连接密度是任何现有技术的两倍
Apple M1 Ultra 封装通过使用硅桥芯片连接两个相同的处理器,如上图。M1 Max 处理器上有大量未使用的高密度互连区域可实现高速和高带宽桥接。这其中,台积电的集成扇出局部硅互连(InFO-L)技术至关重要,为实现芯片间具体是die之间的互联至关重要。
Si 桥将处理器连接在一起,并实现低电阻、低延迟和高带宽。
TSMC 的INFO-L是什么?
台积电此前宣布推出两种版本的硅桥技术:InFO_LSI 和 CoWoS-L。
两种封装的实现细节对比
苹果M1 Ultra套装,上下是内存颗粒,中间是ultra芯片
图 2. 移除散热器和加强筋后的 Apple M1 Ultra 封装
单个 M1 Max 处理器是一个大于 400 mm的超大芯片,并且其中很大一部分专用于连接到硅桥所需的高密度互连焊盘。
Apple M1 Ultra 包装(剖面图)
图 3. Apple M1 Ultra 封装(横截面图)
中间互联层的细节。
核心中嵌入有芯片,但它们是沟槽电容器芯片。基板本身相当复杂,每侧有九个构建层,通过激光孔连接,并在核心上钻出大孔。
总结起来,M1 ultra的强悍性能来源于超强的芯片设计能力+最先进的代工厂TSMC提供的制造技术及最为先进的芯片封装技术的结合。三者缺一不可,在摩尔定律慢慢艰难的情况下,芯片封装技术得到了更多的关注和技术深度的挖掘。
