超能装！台积电第5代最新封装技术路线图公布

Posted 2021-09-14 人工智能博士

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转载于 ：新智元

近日，Hot Chip 33大会在线上举行，台积电在会上介绍了自家封装技术路线图。第5代CoWoS封装技术将于今年晚些时候问世，拥有8个HBM2e堆栈的空间，容量高达128 GB，比第3代技术多存储20倍晶体管，预计2023年发布第6代CoWoS。

台积电介绍最先进的封装技术路线图：存储的晶体管再多20倍！

 

2023年发布第六代CoWoS！

 

 

近日，台积电在Hot Chips 33大会上宣布推出「2.5D」晶片技术。

 

第五代CoWoS封装技术将在今年晚些时候问世，与第三代封装技术相比，有望能够多存储20倍晶体管。

 

 

台积电的半导体技术在业内遥遥领先，在先进芯片封装技术方面同样取得了快速进展。

 

过去十年，台积电已经推出五代不同的基板上芯片封装工艺，涵盖了消费级与服务器芯片领域。

 

台积电CoWoS封装技术

自2011年来，台积电就发布了第一代各部件的堆叠。

 

短短十年内，台积电就已经发布了五代CoWoS。

 

截至2019年8月，台积电CoWoS已经有60多种产品流片正在生产或开发中。

 

 

最新一代封装技术的目标总结为四个字：节省空间，也就是在一个封装中处理尽可能多的芯片。

 

新封装技术增加3倍多中介层面积，有8个HBM2e堆栈的空间，容量高达128 GB。

 

 

此外，新封装技术还使用了全新的硅通孔（TSV）解决方案，实现厚CU互连。

 

初代CoWoS封装技术是基于凝胶的热风化（Gel TIM），与之相比，台积电提供了最新的SOC散热解决方案。

 

以Metal TIM的形式，将封装热阻降低到初代的0.15倍。

 

 

台积电的第六代CoWoS封装技术预计将在2023年发布。

 

目前对于第六代技术知之甚少，只能确定第六代技术将会在同一封装内容纳多达8组HBM3内存和2组计算芯片。

 

 

第5代CoWoS封装工艺的应用

目前最让人期待的就是台积电第5代CoWoS封装工艺在AMD MI200 Aldebaran GPU上的应用。

 

AMD在第2季度财报中就披露了MI200 Aldebaran GPU的初始出货量。

 

 

MI200 Aldebaran GPU拥有第二代CDNA架构，率先用上了多芯片（MCM）GPU核心设计，超过16000个内核，能提供高达256个计算单元（CU）和128GB的HBM2E缓存。

 

内部分为主、副两个芯片，两者都由8个着色器（SE）组成，共计16个SE。

 

每个芯片拥有128 CU/8192个流处理器，总计256 CU/16384个流处理器，辅以新的XGMI互联设计，且每个小芯片都具有VCN 2.6引擎/主IO控制器。

 

作为首款用上MCM GPU设计的芯片，Instinct MI200将直接对标英特尔7nm Ponte Vecchio和英伟达Ampere新品。

 

 

此外，英伟达的Hopper GPU也使用了MCM小芯片架构，同样可能会交由台积电代工，预计将在2022年上市。

 

AMD CNDA 3（MI300）和英伟达Ampere的下下一代，都有望采用台积电的N3工艺节点。

 

7nm工艺搭建出千核处理器

Esperanto Technologies是一家旧金山的初创公司，同样参加了今年的HotChips 33展示会。

 

该公司在会上展示了代号为「ET-SoC-1」的最新处理器，是首批千核处理器之一。

 

 

这个处理器有1088个更小尺寸、低功耗的ET-Minion 64位RISC-V内核，可以并行运行，轻松执行工作负载，希望成为最高性能的商用RISC-V芯片。

 

为了满足大型数据中心高性能、低功耗的要求，Esperanto芯片用低于20瓦的功率运行，适应系统功率限制。是一种通用的并行处理解决方案，可以加速许多可并行化的工作负载。

 

为了配合小内核，Esperanto封装了额外4个高性能ET-Maxion 64位RISC-V 内核。较小的内核是按顺序执行设计，而较大的内核是为乱序执行设计的。

 

整个芯片在台积电的工厂中使用7nm制造节点进行流片。

 

 

ET-SoC-1设计了超过1.6亿字节的片上SRAM，分为L1缓存和暂存器存储器。

 

它支持PCIe Gen4、256位宽（四通道）LPDDR4x内存，并具有用于安全启动、系统管理和计时器的 RISC-V 服务处理器。

 

所有这些都封装在一个570平方毫米的芯片中，其中包含225亿个晶体管。

 

 

在常规操作中，它的使用功率低于20瓦，可以针对10-60瓦的工作负载进行软件配置。

参考资料：

https://www.esperanto.ai/esperanto-technologies-unveils-energy-efficient-risc-v-based-machine-learning-accelerator-chip-at-hot-chips-33-conference/

https://nl.hardware.info/nieuws/78166/hot-chips-tsmc-stopt-20-keer-zoveel-transistoren-in-de-nieuwste-generatie-cowos

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