47 chip från 5 processer i Intels senaste serverkrets

Halvledarjätten Intel har de senaste åren fått mycket uppmärksamhet för sina ambitiösa planer på foundryverksamhet. Men företaget är också en storspelare vad gäller avancerade byggsätt och kapsling, ett område som även det ingår i erbjudandet till externa kunder.

– Intel GPU Max som gått under kodnamnet Ponte Vecchio har hundra miljarder transistorer fördelade på 47 kretsar som tillverkats i fem olika processer. Den använder nästan alla våra tekniker som 3D-stacking och side-by-side EMIB, säger Tom Ruckler på Intel.

Företaget har utvecklat kapslingsprocesser hela vägen från så kallade lead-frames via flip-chip på keramiska substrat och därefter flip-chip på organiska substrat (epoxi och glasfiber) till att sätta två eller fler chip i samma kapsel.

Ett tidigt exempel på det senare är 486-processorn från 1992 som bestod av fyra chip i samma kapsel.

– Bättre prestanda, lägre pris och skalning driver utveckling med flera chip i samma kapsel.

Intel har två typer av egenutvecklade teknik för att få in flera chip i samma kapsel. Det är 2D-tekniken EMIB (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge) som kopplar ihop chip som sitter sida-vid-sida på motsvarande sätt som kapslade kretsar monteras på ett mönsterkort. Men att använda en kiselskiva som mönsterkort (interposer) blir dyrt så Intel har satsat på en kombination av organiskt mönsterkort med små kiselbitar som fälls in. De kallas bryggor av Intel och används för att koppla ihop chipen.

Det tog företaget ett antal år att bemästra tekniken men idag är det en standardprocess som bland annat används för FPGA:er i Stratix- och Agilex-familjerna.

– Emib är en arbetshäst som vi erbjuder med 55 µm pitch, säger Pooya Tadayon på Intel.

Med pitch avses i detta fall avståndet mellan anslutningarna på chipen, ”bumparna”. Företaget har också en variant med 45 µm pitch och arbetar på att få ner det till 36 µm.

– Sen har vi också Foveros med 36 µm pitch som används i Meteor Lake. Den kommer att skeppas i hundratals miljoner enheter med start i år.

Foveros är Intels 3D-teknik för att stapla chip på varandra med hjälp av bondning. Jämfört med EMIB blir ledarna mellan de två chipen betydligt kortare vilket tillåter högre datatakter, samtidigt som fördröjningarna blir mindre. Bland nackdelarna finns kraftmatningen som kräver större ledare för att kunna leverera tillräckligt mycket ström till den övre kretsen, vilket kan skapa störningar, plus att värmeutvecklingen blir svårare att hantera.

– I Ponte Vecchio har vi en kombination av EMIB på 55 µm plus Foveros med 36 µm som vi börjar skeppa i år. Det är den mest avancerade kapslingen vi gjort hittills.

Företaget har än mer avancerade byggsätt under utveckling inklusive substrat av glas och en optisk kontakt med integrerade vågledare för att ansluta kretsarna. Den senare ska komma i produktion i slutet av nästa år.

Alla byggsätt har utvecklats för Intels egna produkter men är numera tillgängliga via Intel Foundry Services.

Det betyder dock inte att alla kretsar måste vara tillverkade av Intel för att bli kund.

– Vi kan göra allt från att designa, tillverka, testa och kapsla, men kunderna behöver inte använda alla delar. De kan lämna in kretsar från ett tredjepartsfoundry så kapslar vi dem, säger Mark Gardner.