تعبئة Intel المتقدمة لبطاطا أكبر من الذكاء الاصطناعي

في هذا الأسبوع في مؤتمر IEEE Electronic وتكنولوجيا التغليف ، كشفت Intel عن أنها تقوم بتطوير تقنية جديدة لتغليف الرقائق التي ستسمح بمعالجات أكبر ل AI.

مع تباطؤ قانون مور ، يتعين على صانعي وحدات معالجة الرسومات المتقدمة وبطاطا مركز البيانات الأخرى إضافة المزيد من مساحة السيليكون إلى منتجاتهم لمواكبة الارتفاع الذي لا هوادة فيه لاحتياجات الحوسبة في الذكاء الاصطناعى. لكن الحد الأقصى لحجم شريحة السيليكون الواحدة ثابتة عند حوالي 800 ملليمتر مربع (باستثناء واحد) ، لذلك كان عليهم أن يلجئوا إلى تقنيات التغليف المتقدمة التي تدمج قطعًا متعددة من السيليكون بطريقة تتيح لهم التصرف مثل شريحة واحدة.

كانت ثلاثة من الابتكارات التي كشفت عنها Intel في ECTC تهدف إلى معالجة القيود في مقدار السيليكون الذي يمكنك الضغط عليه في حزمة واحدة ومدى حجم هذه الحزمة. وهي تشمل تحسينات على التكنولوجيا التي تستخدمها Intel لربط Silicon المجاورة معًا ، وهي طريقة أكثر دقة لربط السيليكون بالركيزة الحزمة ، ونظام لتوسيع حجم جزء حرج من الحزمة التي تزيل الحرارة. معا ، تتيح التقنيات دمج أكثر من 10000 ملليمتر مربع من السيليكون داخل حزمة يمكن أن تزيد عن 21000 ملم²– منطقة ضخمة بحجم أربع بطاقات ائتمان ونصف.

يحصل EMIB على ترقية ثلاثية الأبعاد

أحد القيود المفروضة على مقدار ما يمكن أن يتناسب سيليكون في حزمة واحدة يتعلق بتوصيل عدد كبير من السيليكون على حوافها. يعد استخدام ركيزة حزمة البوليمر العضوية لتوصيل سيليكون هو الخيار الأكثر تكلفة ، لكن الركيزة السيليكون تتيح لك إجراء اتصالات أكثر كثافة على هذه الحواف.

حل Intel ، الذي تم تقديمه قبل أكثر من خمس سنوات ، هو تضمين قطعة صغيرة من السيليكون في الحزمة العضوية أسفل الحواف المجاورة للسيليكون. هذا الشظية من السيليكون ، المسمى EMIB ، محفور بالترابط الدقيق الذي يزيد من كثافة الاتصالات بما يتجاوز ما يمكن أن تتعامله الركيزة العضوية.

في ECTC ، كشفت Intel عن أحدث تطور على تقنية EMIB ، تسمى EMIB-T. بالإضافة إلى الترابط الأفقي المعتاد ، توفر EMIB-T اتصالات نحاسية رأسية سميكة نسبيًا تسمى Silicon Vias ، أو TSVs. تتيح TSVs الطاقة من لوحة الدائرة أدناه للاتصال مباشرة بالرقائق أعلاه بدلاً من الاضطرار إلى التوجيه حول EMIB ، مما يقلل من الطاقة المفقودة في رحلة أطول. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي EMIB-T على شبكة نحاسية تعمل كطائرة أرضية لتقليل الضوضاء في الطاقة التي يتم تسليمها بسبب النوى والدوائر الأخرى التي تكثف أعباء العمل فجأة.

يقول راهول مانيبالي ، نائب رئيس تكنولوجيا التغليف في إنتل: “يبدو الأمر بسيطًا ، لكن هذه تقنية تجلب الكثير من القدرة علينا”. مع ذلك والتقنيات الأخرى التي وصفتها Intel ، يمكن للعميل توصيل السيليكون المكافئ بأكثر من 12 يموت السيليكون بالحجم الكامل-10،000 ملليمتر مربع من السيليكون-في حزمة واحدة باستخدام 38 أو أكثر من جسور EMIB-T.

التحكم الحراري

تقنية أخرى Intel التي تم الإبلاغ عنها في ECTC والتي تساعد على زيادة حجم الحزم هي الترابط الانضغاطي الحراري منخفضة الدرجات. إنه نوع من التكنولوجيا المستخدمة اليوم لتوصيل سيليكون يموت على ركائز عضوية. يتم وضع نتوءات من اللحام على نطاق الميكرومتر على الركيزة حيث ستتصل بموت سيليكون. ثم يتم تسخين الموت وضغطه على قمع الميكروب ، ويذوبها وتوصيل ربط الحزمة بالسيليكون.

نظرًا لأن السيليكون والركيزة يتوسعون بمعدلات مختلفة عند تسخينه ، يتعين على المهندسين الحد من مسافة المشاركة أو الملعب. بالإضافة إلى ذلك ، فإن اختلاف التوسع يجعل من الصعب جعل ركائز كبيرة جدًا مليئة بالكثير من وفاة السيليكون ، وهو الاتجاه الذي يجب على معالجات الذكاء الاصطناعي الذهاب إليه.

يقول مانيبالي إن تقنية Intel الجديدة تجعل عدم تطابق التوسع الحراري أكثر قابلية للتنبؤ به وقابلة للإدارة. والنتيجة هي أن ركائز كبيرة للغاية يمكن ملؤها مع وفاة. بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام نفس التكنولوجيا لزيادة كثافة الوصلات لتنسيق إلى حوالي واحد كل 25 ميكرومتر.

انتشار حرارة تملق

ستولد هذه التجمعات السيليكون الأكبر حرارة أكثر من أنظمة اليوم. لذلك من الأهمية بمكان عدم إعاقة مسار الحرارة من السيليكون. قطعة معدنية متكاملة تسمى موزعة الحرارة هي مفتاح ذلك ، ولكن جعل واحدة كبيرة بما يكفي لهذه الحزم الكبيرة أمر صعب. يمكن أن تشوه الركيزة الحزمة وقد لا يبقى فرار الحرارة المعدنية نفسه مسطحًا تمامًا ؛ لذلك قد لا يلمس قمم الوفاة الساخنة التي من المفترض أن تمتص الحرارة منها. كان حل Intel هو تجميع مجموعة حرارة متكاملة في أجزاء بدلاً من قطعة واحدة. هذا سمح لها بإضافة مكونات تصويرية إضافية من بين أشياء أخرى للحفاظ على كل شيء في مكان مسطح وفي مكانه.

يقول مانيبالي: “إن الحفاظ عليها في درجات الحرارة المرتفعة هي فائدة كبيرة للموثوقية والعائد”.

تقول إنتل إن التقنيات لا تزال في مرحلة البحث والتطوير ولن تعلق على متى ستظهر هذه التقنيات تجاريًا. ومع ذلك ، فمن المحتمل أن يصلوا إلى السنوات القليلة المقبلة حتى يتنافس شركة Intel Foundry مع توسيع التغليف المخطط له من TSMC.