博通3.5D XDSiP技术发布与解读 - 博通已开始交付业界首款基于其3.5D超大尺寸系统级封装平台打造的2纳米定制计算SoC [2] - 该技术结合了2.5D技术和采用面对面技术的3D集成电路集成，是下一代XPU的基础[2] - 3.5D XDSiP平台支持计算、内存和网络I/O在紧凑外形内独立扩展，以实现大规模高效低功耗计算[2] 技术细节与行业对比 - 3.5D XDSiP是一个模块化多维堆叠芯片平台，旨在解决摩尔定律放缓后芯片尺寸对计算能力的限制[4][5] - 与AMD MI300系列采用台积电CoWoS封装类似，多芯片架构允许使用更小芯片以提高良率，并可采用不同工艺节点优化成本和效率[6] - 博通的设计与MI300X相似但采用混合铜键合技术进行芯片间面对面通信优化，据称能实现更密集的电气接口、更高互连速度并缩短信号布线距离[8][10] 客户应用案例：富士通Monaka CPU - 富士通是首批公开采用3.5D XDSiP技术的芯片设计公司之一，其Monaka芯片包含四个2nm工艺计算芯片，每个有36个Armv9核心，堆叠在5nm工艺SRAM芯片之上[11][13] - 该芯片通过中央I/O和内存芯片互连，具有12通道DDR5内存和PCIe 6.0接口[11] - 富士通的路线图显示，Monaka芯片要到2027年才会发布[14] 市场前景与公司战略 - 博通预计到2027年，基于其堆叠式设计技术将至少售出100万颗芯片，这可能代表价值数十亿美元的收入来源[15] - 在博通赢得的XDSiP设计订单中，约有80%是搭载HBM显存的XPU[14] - 博通通常不自行设计整个AI芯片，而是与谷歌、OpenAI等公司合作开发定制处理器，其AI芯片收入在第一财季预计同比增长一倍，达到82亿美元[16] - 公司已成为英伟达和AMD的重要竞争对手，预计将在2024年下半年推出两款基于堆叠技术的产品，并在2027年推出另外三款产品的样品[16] 技术演进与平台能力 - 自2024年推出3.5D XDSiP平台以来，博通已扩展其平台功能以支持面向更广泛客户群的XPU，这些产品将于2026年下半年开始发货[2] - 该平台在2024年发布时支持最多12个HBM堆叠的设计，目前超过12个堆叠的设计正在开发中[14] - 工程师们正在努力制造最多包含八个堆叠层的芯片[17]

文章核心观点 - 半导体技术发展的瓶颈已从晶体管微缩转向互连，先进封装成为新的前沿领域 [2] - 硅中介层和硅通孔是实现高密度2.5D/3D集成的关键技术，能显著提升带宽和系统性能 [2][4] - 下一代发展趋势是采用更大尺寸的硅通孔，其直径可达50μm，深度可达300μm，以应对高性能计算、人工智能等领域对电气性能、散热和制造良率的更高要求 [2][11][16] 互连技术演进历程 - 互连技术从20世纪标准的引线键合，发展到倒装芯片封装，再到21世纪初出现的硅中介层 [4] - 硅中介层提供了重分布层用于细间距布线、密集型硅通孔阵列用于垂直集成，成为高性能集成的平台 [4] - 硅中介层和硅通孔的创新推动了如Xilinx FPGA Virtex 7、GPU和AI加速器等突破性技术的出现 [4] 硅中介层的功能与材料 - 中介层是连接硅芯片和印刷电路板的中间层，为异构集成组件中的芯片提供安装表面、连接和重新连接到封装基板的功能 [6] - 中介层通常由硅、玻璃或有机衬底制成，完全由代工厂制造，台积电是主要供应商 [7] - 硅中介层的一个主要应用是将高带宽内存连接到高速处理器，单个HBM传输速率最高可达256 GB/s，多个HBM与GPU集成可实现1TB/s或更高的数据传输速率 [7] 更大尺寸硅通孔的优势与驱动 - 传统硅通孔直径通常为5-10μm，深度为50-100μm，正向下一代直径可达50μm、深度可达300μm的硅通孔过渡 [11] - 更大尺寸硅通孔的优势包括：支持更高的数据速率和信号并行传输、承载更大电流且电阻更低、降低电感以增强高频信号完整性、更有效地散热、简化制造工艺提高良率、使更厚的中介层更坚固耐用 [11][15] - 小型硅通孔难以满足人工智能、高性能计算、5G基础设施及汽车电子等领域对电流、散热、带宽和信号完整性的高要求 [11][16] 更大尺寸硅通孔的挑战与应用 - 更大硅通孔的挑战包括：铜和硅热膨胀系数不匹配加剧机械应力、减少中介层上的可用布线空间、因使用更多铜而增加材料成本 [13] - 预计更大尺寸硅通孔将应用于需要海量带宽和可靠电源的高性能计算服务器和百亿亿次级超级计算机、训练大型AI神经网络所需的超高速HBM链路、需要信号完整性的5G基础设施系统，以及需要坚固封装和可靠散热的汽车高级驾驶辅助系统和自动驾驶系统 [16] - 未来中介层将向集成更多功能与材料、采用对抗应力的新材料、嵌入先进冷却技术以及实现成本缩放以应用于消费电子等方向演进 [16]