英特尔EMIB之父谈先进封装|处理器|知名企业|英特尔|高带宽内存

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Ravi Mahajan是英特尔在先进封装领域保持领先地位的奠基人之一。作为英特尔院士和英特尔晶圆代工基板与先进封装技术探索总监，他已在半导体封装技术领域深耕30余年。

Mahajan经常被誉为 EMIB（嵌入式多芯片互连桥）的发明者，他领导开发了这项突破性技术，该技术能够将多个芯片紧密互连在单个封装内，随着人工智能工作负载对更高性能、带宽和能源效率的需求不断增长，这项功能变得越来越重要。

在这次对话中，他回顾了自己的职业生涯、EMIB 的起源、先进封装日益增长的重要性，以及为什么系统级创新对计算的未来至关重要。

问：为什么先进封装技术日益成为全球技术讨论的焦点？

几十年来，半导体行业一直依靠晶体管尺寸的缩小（我们通常称之为摩尔定律）来推动性能的提升。英特尔院士 Ravi Mahajan

与此同时，计算需求也急剧增长，尤其是在人工智能领域。这些工作负载不仅需要更强大的计算能力，还需要更高的内存带宽和更高的能源效率，尤其是在数据流量管理方面。

先进封装技术已成为一项至关重要的新手段。它使我们能够以高度集成的方式将多个芯片集成在一起，从而实现仅靠单片封装无法实现的系统级性能提升。

问：您在英特尔工作了三十多年。您认为行业在封装技术方面发生了哪些变化？

30 多年前我加入英特尔时，封装通常被视为一种辅助功能：很重要，但不是性能的主要驱动因素。

情况已经彻底改变。如今，封装是系统设计的核心。我们不再仅仅是保护芯片，而是通过决定不同组件如何连接、通信和协同工作，从而实现全新的架构。

变革的规模令人瞩目。在我职业生涯初期，我们关注的是如何冷却几瓦的电力。而如今，我们管理的是千瓦级的系统。这种转变反映出系统级优化变得多么重要。

问：您经常被誉为EMIB之父。EMIB是如何创立的？

在21世纪初，我们开始探讨封装技术是否也有其自身的扩展路线图。我们发现的一个关键限制是互连密度——即芯片内部能够高效传输的信号数量。

传统方法无法快速扩展以满足未来的需求。这促使我们探索是否可以将硅基互连直接引入封装中，从而显著提高密度。

EMIB 的设计理念是利用封装内嵌入的一小块硅片，以极小的间距连接芯片。从概念上讲，这很简单，但实际应用却需要解决材料、应力管理和制造方面的诸多复杂难题。

到2013年，我们有足够的信心将EMIB投入生产，并在次年将其推向市场。此后，它已成为高性能系统的基础技术。

关键的见解是：如果不能在单个芯片上扩展所有功能，可以通过连接多个优化芯片来扩展系统——并且这样做还能保持性能和效率。

问：先进的封装技术如何影响人工智能系统的性能和可扩展性？

人工智能系统从根本上来说受限于数据在计算和内存之间传输的速度。随着模型规模越来越大、结构越来越复杂，数据传输速度就成了制约因素。

先进的封装技术直接应对了这一挑战。通过实现计算、内存和交换机之间的高密度、高能效连接，我们可以在显著提高带宽的同时降低功耗。

这对于人工智能的规模化至关重要。如果没有封装技术的创新，就很难实现现代人工智能工作负载所需的性能提升。

问：EMIB 和先进封装技术能为英特尔晶圆代工客户带来哪些优势？

它为客户在系统设计方面提供了更大的灵活性。

他们无需制造单个超大型芯片，而是将多个较小的芯片（每个芯片都针对特定功能进行了优化）集成到一个封装中。这可以提高性能、克服光刻技术的限制、降低成本并加快产品上市速度。

它还允许客户根据自身需求，灵活组合各种技术，包括不同的工艺节点，甚至不同的供应商。

从代工厂的角度来看，这意义非凡。我们让客户能够进行系统级设计，而不仅仅是芯片级设计。

问：英特尔在先进封装方面有何独特之处？

一个关键优势是我们可以将创新成果从研究阶段转化为大规模生产。

先进封装的关键在于规模化执行。你需要基础设施、工艺技术和深厚的工程实力，才能使这些解决方案易于制造且可靠。

我们还受益于跨学科的紧密合作，包括设计、材料科学、工艺工程和制造。这使我们能够优化整个系统，而不仅仅是单个组件。

问：随着封装变得越来越复杂，最大的挑战是什么？

随着我们不断追求更高的互连密度，材料、组装和系统集成方面的复杂性也随之增加。

我们需要确保众多不同组件的可靠性，在高功率水平下管理散热性能，并在设计变得越来越复杂时保持较高的制造良率。

电力输送是另一项重大挑战。随着系统规模的扩大，高效的电力输送与高效的数据传输同等重要。

应对这些挑战需要跨多个学科的深厚专业知识，以及先进的建模、测试和制造能力。

问：为了加快先进封装技术的进步，整个行业需要发生哪些变化？

合作至关重要。我们所面临的挑战过于复杂，任何一家公司都无法独自应对。

我们需要整个生态系统协调一致，涵盖从材料和设备到设计和标准的各个方面。过去，行业路线图曾有效地指导了发展进程。现在，我们有机会再次加强这种协调，尤其是在封装对系统性能变得越来越重要的背景下。

问：展望未来十年，哪些未来技术将定义先进封装领域的领先地位？

互连尺寸的缩小仍将是我们的重点关注领域，包括电气和光学方面。我们已经在探索新的方法，例如共封装光学器件，以进一步提高带宽和效率。

新型材料，例如玻璃基板，也具有提高性能和可扩展性的巨大潜力。

未来的领导地位将取决于能否高效、可靠地大规模整合复杂系统。能够做到这一点并持续创新的公司，将定义计算的未来。

问：您为什么对英特尔在先进封装领域的领先能力持乐观态度？

英特尔拥有悠久的创新历史和将复杂技术推向市场的出色业绩。

我们拥有深厚的工程技术专长、先进的基础设施以及跨学科的协作文化。同样重要的是，我们正在投资培养下一代人才和能力，以推动该领域的持续发展。

这一切都让我相信，我们能够帮助塑造先进封装技术以及更广泛的半导体行业的未来。

英特尔，发布新封装

半导体大厂英特尔(Intel) 旗下的晶圆代工（Foundry）业务近日正式公开其最新一代的嵌入式多芯片互连桥接（Embedded Multi-Die Interconnect Bridge，简称EMIB）先进封装技术EMIB-T。英特尔表示，这项技术专为满足新型人工智能（AI）处理器与资料中心庞大的电力与数据传输需求而生，透过优化小芯片（Chiplet）架构，取代了过去制造超大型单片晶圆的做法。

英特尔指出，过去多芯片封装通常依赖覆盖整个处理器芯片底部的大型且昂贵的硅中介层（Silicon Interposer）做为底层连接。有别于此，EMIB 技术舍弃了庞大的硅区块，改将微型的高速硅桥接器嵌入至特定位置，让需要传送讯号的相邻芯片得以连结。先前，英特尔位于新墨西哥州的Fab 9 处理器晶圆厂工程师，成功将芯片直接嵌入硅桥接器上，使相邻的资料中心芯片能直接跨桥进行通讯。这不仅大幅降低了材料成本，还带来了更快的电气反应速度，进而缩短了芯片间高速通讯的周期时间。

英特尔强调，EMIB-T 带来的最核心创新，在于其布线通道如今可以直接「穿透」硅桥接器。在过往的世代中，电力必须绕过连接桥，这不仅会产生电阻，也会拖慢讯号传输速度。如今透过直接穿透桥接器进入硅元件，大幅减少了电力的浪费，并实现了最快的讯号传递。这项升级对于现代高频宽记忆体（HBM）而言至关重要，因为它需要持续不断的供电，以及极高循环速度的讯号来达成更快速的回应。