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據(jù)外媒semiconductor-digest報道，過去幾個月發(fā)生了一系列有趣的事件，首先是在 7 月的英特爾加速活動上宣布亞馬遜將成為英特爾代工服務 (IFS) 的首批客戶之一，特別是在封裝方面。

2021年 11 月 30 日至 12 月 3 日，亞馬遜舉行了他們的AWS re:Invent聚會，他們在會上推出了 Graviton3 數(shù)據(jù)中心處理器。與早期的 Graviton 和 Graviton2 器件不同，Graviton3 采用小芯片路線，具有 7 個裸片和總共 550 億個晶體管。

核心處理器芯片側(cè)面的芯片是DDR5內(nèi)存控制器，底部是 PCI-Express 5.0 控制器芯片。據(jù)稱采用的是臺積電5nm工藝，運行頻率為2.6GHz，功耗為100W，略低于Graviton2的110W。似乎有 500 億個晶體管位于處理器芯片中。

該處理器有 64 個內(nèi)核與一個運行在 >2 GHz 且?guī)挸^ 2 TB/s 的網(wǎng)格縫合在一起。32 MB 的緩存內(nèi)存分布在網(wǎng)格中，與核心緩存一起，芯片上的緩存增加到 100 MB。DDR 控制器為 DDR4800，提供超過 300 GB/s 的內(nèi)存帶寬。

鑒于 Graviton3 封裝的外觀以及 Amazon/Intel IFS 封裝聲明，我懷疑這些小芯片是否與英特爾的 EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）技術相關聯(lián)。二加二可以得到 22，但在英特爾的最后一個季度電話會議中，我們有評論說，自 3 月以來，他們已經(jīng)出貨了第一批 IFS 封裝單元以獲取收入。Graviton3 部件現(xiàn)在可用于預覽新的 Amazon EC2 C7g 實例，因此它們顯然存在于 AWS 服務器中。??

對我來說，最后一個確認鏈接是互連凸塊間距據(jù)報道為 55 μm；這就是EMIB使用的。

所以，二加二仍然可以得到 22，但在我看來，Graviton3 至少有可能使用 EMIB 將這些小芯片連接在一起，而 AWS 是 IFS 的第一個收入客戶。

英特爾EMIB封裝深度解讀

低成本異構(gòu)多芯片封裝（multi-chip packaging：MCP）的發(fā)展推動了重大的系統(tǒng)級產(chǎn)品創(chuàng)新，進而出現(xiàn)了三類MCP產(chǎn)品：

晶圓級扇出重新分布，使用模塑料的重構(gòu)晶圓基板作為裸片之間互連的表面（2D）

用于重新分配的單獨的基于硅的互連層，可以是嵌入有機封裝（2.5D）中的全尺寸硅中介層或die到die的硅橋

垂直堆疊的面對面或背對背芯片，利用芯片焊盤的混合鍵合和直通孔（3D）

2.5D解決方案已獲得了可觀的研發(fā)投資，以支持更大的封裝尺寸和更大的互連重新分布密度（即，線+間距，金屬層數(shù)）。多個較小裸片的集成提供了芯片和封裝組裝的良率和成本的權衡。

2.5D MCP中集成的功能已經(jīng)變得越來越多樣化，例如，CPU，GPU，內(nèi)存（尤其是HBM堆棧），F(xiàn)PGA，網(wǎng)絡交換機，I / O收發(fā)器，用于特定應用的硬件加速器。當前的研發(fā)工作將繼續(xù)擴大這種系統(tǒng)級封裝組成的廣度。下一個“大事”很可能是光電轉(zhuǎn)換元件的集成，從而實現(xiàn)中短距離的基于光子的數(shù)據(jù)傳輸效率通道。

支持2.5D MCP產(chǎn)品增長的一個關鍵方面是封裝中裸片之間的內(nèi)部連接技術。如上所述，一種替代方法是在硅中介層上制造導線，該中介層的尺寸等于整個封裝的尺寸。近期的發(fā)展使內(nèi)插器（interposers ）的裸片放置和互連能力超過了最大標線片尺寸（reticle size）的1倍。另一種方法是制造用于導線的小硅橋，該橋跨接在相鄰de的邊緣中，并嵌入有機封裝中。

英特爾的嵌入式多芯片互連橋（Embedded Multi-Die Interconnect Bridge：EMIB）是2.5D MCP橋互連技術的一個示例。在先前的SemiWiki文章中已對此進行了簡要描述。

隨著最近對Intel Foundry Services的重新引入，我認為應該更深入地研究該技術，因為它無疑將成為ICF客戶系統(tǒng)實施的基本組成部分。

在與封裝和測試技術開發(fā)部門的英特爾研究員Ravi Mahajan進行的最啟發(fā)性的討論中，我有機會了解了更多有關EMIB功能和潛力的信息。本文總結(jié)了我們討論的重點。

EMIB的制造

上圖顯示了設計在有機封裝中的典型EMIB橋的橫截面。橋接硅位于封裝腔中，如下圖所示制作。頂部封裝金屬層提供了一個參考平面，并帶有穿過該平面的通孔，用于連接die和橋。

Ravi表示：“ EMIB工藝建立在標準封裝構(gòu)造流程的基礎上，并附加了創(chuàng)建EMIB腔的步驟。橋位于空腔中，并用粘合劑固定在適當?shù)奈恢谩Ｌ砑幼詈蟮慕殡妼雍徒饘俣逊e層，然后進行通孔鉆孔和電鍍?！?/span>

請注意，在上方的橫截面圖中，粗孔和細孔分別對應于每個die上存在的兩個不同的凸點間距，如下所示。

粗大的凸塊用于die到封裝的走線層連接，而細間距則與EMIB連接相關聯(lián)-短期內(nèi)更多關于目標EMIB連接密度的信息。

Ravi補充說：“進行了大量的工程設計，以定義精細和粗糙的凸點輪廓，這些輪廓將支持管芯附著和通過連接處理。具體而言，這包括重點關注凸塊高度控制和焊料量。我們已經(jīng)與bumping 供應商合作，以實現(xiàn)這種dual pitch和profile configuration。此外，MCP封裝中的每個裸片都單獨連接-裸片上的凸點將經(jīng)受多個回流周期。注意與凸塊結(jié)合的助焊劑材料。還已經(jīng)開發(fā)了在整個凸塊區(qū)域中提供無空隙的環(huán)氧樹脂底部填充劑的方法。材料，凸塊和附著過程都是在大規(guī)模生產(chǎn)中進行的。”

EMIB物理實施

下面顯示了一個只做橋的示例。此特定設計實現(xiàn)以下功能：

到裸片的凸點間距為55um

2um線+ 2um間距，金屬厚度為2um

4um間距，每毫米“ beachfront”具有250根導線

每個EMIB金屬層之間的電介質(zhì)厚度為2um

EMIB橋上的4個金屬層M1和M3專用于GND平面

通常在M2和M4上利用3信號+ 1接地屏蔽圖案的信號層

確切地說，如下圖所示，備用EMIB層上的金屬平面被實現(xiàn)為網(wǎng)格。

Ravi說：“ EMIB互連的設計是多個目標之間的復雜權衡–互連密度（每毫米邊緣的導線數(shù)，每毫米的凸點** 2），功率限制和信號帶寬。對于每個裸片，這意味著驅(qū)動器尺寸和接收器靈敏度。為了節(jié)省功率，通常使用無端接的接收器（即，僅容性負載，無電阻端接）。為了解決這些目標，EMIB設計考慮因素包括線和空間尺寸，凸塊間距，溝道長度，金屬厚度以及金屬層之間的介電材料。電信號屏蔽（例如S1G1，S2G1，S3G1）的設計也至關重要?！?/span>

下圖顯示了互連密度設計的布局圖，包括電橋信號如何到達相鄰die上的多行細間距凸點。下表說明了可用尺寸和間距的范圍。