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英特尔三星在芯片领域酝酿大年夜招要用玻璃芯片干翻台积电_玻璃_基板

神尊大人 2024-08-30 08:51:33 0

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几天前,国际投行摩根士丹利发布报告指出,基于最新 Blackwell 架构的英伟达 GB200 超级芯片(CPU+GPU)将采取玻璃基板而非常见的有机基板,这也让「玻璃基板」「玻璃芯片」受到更加广泛的关注。

但实际上不但是英伟达可能要用玻璃基板做芯片,包括英特尔、三星、苹果等企业也都或明或暗地看好「玻璃芯片」的到来。

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在 AI 需求持续飞腾的趋势下,英特尔去年就率先推出用于下一代前辈封装的玻璃基板,并表示将在未来几年推出完全的办理方案,首批基于玻璃基板的芯片将面向数据中央、AI 高性能打算领域。

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(图片来自网络侵删)

三星还要更激进,今年 5 月初就宣告估量在 2026 年面向高端 SiP(System-in-Package)量产玻璃基板。
据宣布,三星操持在 9 月以前完成所有必要的设备采购与安装,今年第四季度开始预商业生产线的运营。

那到底什么是玻璃基板?追赶 AI 浪潮的芯片巨子为什么都在盯着玻璃基板?基于玻璃基板的芯片——玻璃芯片又能给打算设备和普通用户带来什么代价?

玻璃芯片是什么?

算力,可以说是最近一年多 AI 浪潮中最常常被提及的一个词。
事实上,早在这一轮 AI 浪潮之前,更强的打算需求、更繁芜的半导体电路都对大到芯片封装工艺、小到基板材料提出了更高的哀求。

理解芯片制造的读者可能知道,切割下来的 die(裸芯片)在经由封装之后才能称之为「芯片」,封装既是为了让芯片能够与外界进行电气和旗子暗记的连接,也为芯片供应了一个稳定的事情环境。

在这个过程中,常日利用有机材料作为基板封装芯片,而玻璃芯片的实质,便是将有机基板换成玻璃基板。
不过比较之下,采取玻璃基板的芯片有更强的电气性能、耐高温能力以及更大的封装尺寸。

玻璃基板,图/英特尔

更强的电气性能,意味着玻璃基板可以许可更清晰的旗子暗记和电力传输,英特尔就指出玻璃基板能实现 448G 旗子暗记通报,做到更低的损耗。
而低损耗,也意味着玻璃基板能够帮助芯片变得更加省电。

此外,不同于有机塑料的粗糙表面,更平坦的玻璃基板也让光刻和封装变得更随意马虎,同面积下的开孔数量更多。

同样由于物理方面的特性,玻璃基板还有更强的热稳定性和机器稳定性,在高性能打算芯片运行产生大量热量的过程中,芯片会发生更少发生翘曲和形变。
英特尔在引入 TGV 玻璃通孔技能后,将能通孔之间的间隔能够小于 100 微米,直接能让晶片之间的互连密度提升 10 倍。

不过以上这些可能还不是最主要的。
比较有机基板,玻璃基板可以将芯片封装尺寸做得更大,来塞下更多、更大的 die——也是更多的晶体管。
按照英特尔的说法,他们能在玻璃基板上多放 50%的 die,大幅提升封装密度。

以是无论从性能、功耗还是互连密度来看,玻璃基板,或者说玻璃芯片都是更好的选择。
从这个角度看,英伟达 GB200 如果真的采取玻璃基板,一点也不让人惊异。

算力之争,战火蔓延

在摩尔定律不断逼近物理极限的现在,单片 die 的性能本色已经很难提升,但与此同时,高打算性能的需求也变得越来越急迫。
而 Chiplet(小芯片)技能,已经被普遍视为未来提升芯片算力的紧张手段之一。

今年 3 月,英伟达在 GTC 开拓者大会上发布了新一代 Blackwell GPU 架构,以及基于此架构的 GB200 超级芯片。
GB200 标志了英伟达正式迈向 Chiplet,每个 GB200 实际上包含了 2 个 B200 GPU 和 1 个 Grace CPU,个中每个 B200 GPU 都有 2080 亿个晶体管。

GB200,图/英伟达

此外,比较上一代 H100 演习一个 1.8 万亿参数模型须要 8000 个 Hopper GPU 和 15 兆瓦的电力,这一代的 B200,只须要 2000 个 Blackwell GPU 和 4 兆瓦的电力就能完成。

Chiplet 技能大略来说,实在便是在单个封装中集成多个 die 或小芯片,或者普通理解为将多个小芯片用「胶水」连起来,形成一个更强的芯片,比如英伟达的 GB200、苹果的 M2 Ultra 等。

但 Chiplet 的趋势,实在也对基板的旗子暗记传输速率、供电能力、设计和稳定性提出了新的哀求。
不过有机基板受限于物理特性,已经越来越不足用,这也是玻璃基板越来越受到重视的核心之一。

另一方面,这也是前辈封装工艺领域的竞争使然。

当下,台积电 CoWoS 封装工艺独步天下,拥有较高的技能和专利壁垒。
在市场层面,台积电也凭借 CoWoS 封装工艺基本吃下了头部芯片设计公司的大部分 AI 芯片订单,从英伟达到 AMD,从谷歌到微软。

CoWoS,图/台积电

作为对手,英特尔和三星显然不会甘心。
但除了在相似的技能路线上加紧追赶台积电的封装工艺,英特尔和三星可能也明白很难在这条路上超越台积电。
比较之下,玻璃基板或许会是一个在封装工艺上超越台积电的真正机会。

以是也就不难明得,从去年开始英特尔和三星两家晶圆代工厂纷纭加码玻璃基板,加速玻璃芯片的量产操持。
乃至根据家当剖析师的透露,台积电也有类似的技能布局。

玻璃芯片离我们,还有多远?

虽然三星估量 2026 年就能面向高端 SiP 量产玻璃基板,但我们想真正用上玻璃芯片,可能还有很长的一段间隔。

事实上,大部分这类近未来的技能都会遭遇大规模量产和本钱的寻衅,玻璃基板虽然在性能、能效等方面优于有机基板,但实际上也面临同样的问题。
最直接的一个表现便是,不管是三星还是英特尔,都强调了玻璃芯片将率先面向数据中央的 HPC 需求。

但这还是在顺利量产的情形下,实际玻璃基板还牵扯到高下游的配套技能和生态,每一个流程的进展都可能影响另一个流程方案。

其余值得把稳的是,更早布局玻璃基板干系技能的英特尔远没有三星那么激进,只是表明将在 2030 年前推出。
这当然不能解释三星就无法在 2026 年实现量产,但确实值得更谨慎地看待三星的操持。

更何况,三星的半导体部门也没少放过这种卫星。

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