英特爾：由外而內重塑芯片設計

宋奇

英特爾首席執行官帕特-基辛格在講述英特爾如何通過英特爾代工服務（IFS）為客戶制造芯片并脫穎而出時，一再提及“英特爾世界一流的封裝和組裝測試技術”。基辛格上個月向投資者表示：“我們已經看到潛在的代工客戶對封裝技術非常感興趣”。

封裝從未如此備受青睞。

對于約翰娜·斯旺來說，這份遲來的推崇和其工作息息相關。作為英特爾組件研究集團封裝系統研究總監斯旺表示：“我們必須預見未來的需求，并專注在我們認定會有價值的東西上——不過，這里指的是5年之后的未來。”

作為英特爾院士，斯旺是電子封裝技術專家，在勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室工作了16年后，于2000年加入英特爾。

斯旺和她的團隊改進并研發了封裝硅芯片的新方式，這一成果不僅吸引了潛在的代工客戶，而且還使英特爾能夠提供各種領先產品。根據定義，封裝是圍繞一個或多個硅晶片的外殼，可以保護晶片免受外界影響，實現散熱、提供電源，并將它們連接至計算機的其余組件。

斯旺解釋說：“封裝是用來建立外部連接的，但同時可以優化內部性能，一直達到晶體管級別。在邊緣進行研究意味著你需要超乎尋常的堅持，因為要花很長時間才能看到產品上的效果，所以必須樂意著手解決各種有意思的麻煩，并對研究的價值，即它的影響力和將要創造的改變深信不疑。”

僅僅將英特爾封裝技術引起的芯片設計制造變革稱作“小改變”，過于輕描淡寫了。

摩爾定律探索中的新拐點

斯旺解釋道：“我們目前正在從用單一方法去完成所有工作，轉變為創建具有多節點、不同硅工藝的產品，并從每個工藝節點的應用中獲得最大的收益。”

她補充說，“將許多單獨的硅區塊組裝在一起的能力是一個真正意義上的大拐點……能夠以和傳統略微不同的方式有效地延續摩爾定律。”

斯旺解釋，封裝的傳統基石，即性能、成本和可制造性將會延續。但是，諸如英特爾的嵌入式多芯片互連橋接（EMIB）和Foveros之類的新型多維高級封裝技術的推出，為芯片設計師提供了“用于優化和創建系統的有趣旋鈕”。

這種新方法應用的范例是即將推出的XPU芯片Ponte Vecchio，它將大約47種不同的硅區塊堆疊連接在一起，從而為人工智能和科學計算提供了新的數量級眭能。

封裝的魅力

斯旺解釋說，封裝的下一個基石是她所說的“功能致密化，即最大化單位體積性能”。盡管封裝與摩爾定律沒有相似之處，但它在某種程度上已經通過小型化得到了發展。

斯旺指出，封裝中的連接和導線（互連）的相對尺寸與在硅晶片中的尺寸相比，二者在過去通常屬于完全不同的量級。但是隨著封裝技術的功能縮小（例如晶片對晶片的垂直互連間距遠低于10μm），接口正在與封裝與英特爾所謂硅的最后端之間融合。

斯旺說：“封裝的奇妙之處在于它的特征尺寸與晶圓背面的巨型金屬相同。這將制造的一些負擔轉移到了如今更像工廠的環境中。但是，當您查看產品總成本時，應該能夠以降低成本的方式對其進行優化。

斯旺說，這些復雜的產品帶來了一系列新的挑戰，但對英特爾來說這確實是件好事，因為我們已經具備了這些優勢。

20多年來，持續不斷的新挑戰使斯旺專注于下一代封裝技術。她說：“我曾認為封裝技術可能只會在幾年的時間里比較有意思，但是事實上，封裝涉及諸多領域，包括高速信號、功率傳輸以及機械問題和材料挑戰。這表明，在封裝這一課題中，實際上有很多非常有趣的問題需要解決。”

創造。開拓和顛覆——引人深思

她補充說：“這一領域可以創造的能力讓人眼前一亮，如果一個人具有好奇心，并想解決具有挑戰性的問題，那么英特爾絕對是不二選擇，封裝技術正在崛起。”

接下來英特爾的計劃是什么？暫時保密。但斯旺表示，除了預知芯片設計的變革和客戶需求的變化之外，我們將始終關注當今的技術瓶頸及改良方式。那在其他開拓領域，你會開始發現尚未真正發掘的能力，就可以開始思考如何以其他人尚未想到的方式做一些事情。

“我們致力于顛覆性變革”，斯旺表示：“這一變革藝術的核心就是在不改變所有設備的情況下做出改變，而且不需要全新的生產線。明智地進行顛覆性創新，仍然可以實現最大成效。”

“就本質而言，封裝是一個非常酷和有趣的領域”，斯旺補充道：“自從我加入英特爾以來，與眾不同能力比以往任何時候都強。”