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共封装光学器件
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3D芯片堆叠,新方法
半导体行业观察· 2025-07-01 09:03
半导体封装技术进展 - 半导体封装的下一个重大飞跃需要新技术、新工艺和新材料,以实现性能数量级提升,对人工智能时代至关重要 [1] - AMD、台积电、三星、英特尔等公司在混合键合、玻璃芯基板、微通道冷却等方面取得显著进步 [1] - 人工智能对计算的需求将持续增长,芯片制造和封装创新将发挥核心作用 [2] 热管理与液体冷却技术 - 芯片级液体冷却技术正在兴起,以解决强制风冷技术的极限问题 [4] - 台积电的硅集成微冷却器 (IMEC-Si) 在10升/分钟水流条件下可实现超过3,000瓦的均匀功耗,功率密度高达2.5 W/mm² [6] - 佐治亚理工学院提出“芯片作为冷却剂”概念,采用5nm TSV的硅散热器冷却能力超过300W/cm² [9] - 三星在移动处理器中采用铜基散热块,散热性能提高20% [11][13] 混合键合技术 - 混合键合间距已从10µm微缩至1µm,英特尔展示了相关研究成果 [5][16] - 工研院和Brewer Science展示了五层堆叠结构,采用聚合物/铜RDL进行铜-铜混合键合,适用于高速数字应用 [14] - 晶圆间键合和芯片间键合各有优势,后者在贴装精度和翘曲控制方面面临挑战 [17] 背面供电技术 - 背面供电技术在晶圆背面构建供电网络,降低晶体管电压降,但加剧了热点问题 [19] - IBM开发了AI模型用于精确计算后端堆栈的传热,优化设计阶段的散热考虑 [21] - Imec模拟显示,背面供电网络在逻辑和存储器堆叠中的热影响显著,逻辑芯片位于顶层的配置受存储器温度限制 [23][24] 共封装光学器件 (CPO) - 共封装光学器件将光学引擎与GPU和HBM集成,传输速度从200 Gb/s提升到6.4Tb/s,带宽提高32倍 [26] - ASE展示了用于ASIC交换机和以太网/HBM的模块化CPO平台 [28] - 康宁和Fraunhofer IZM提出可扩展的平面二维波导电路,减少光纤电缆端接和手动组装需求 [28] 热模拟与封装设计 - 热模拟在多芯片组封装设计中发挥关键作用,用于选择最终设计并降低风险 [28] - Imec的3D堆栈模拟显示,层间冷却技术可将温度从500°C降至50°C左右 [24]
光芯片之争,愈演愈烈
半导体行业观察· 2025-06-01 08:46
核心观点 - AMD宣布收购光子芯片初创公司Enosemi,正式加入共封装光学(CPO)竞赛,旨在将技术融入下一代机架式系统以提升AI领域竞争力[2] - 共封装光学相比铜互连具有更高带宽、更低延迟和更低功耗优势,通过光纤传输信号实现性能突破[2] - 行业巨头如英特尔、博通和Nvidia已布局CPO多年,Nvidia计划在2024年推出采用该技术的网络交换机[2][5] - CPO技术可解决AI时代铜缆覆盖范围有限和高性能光模块功耗激增的痛点[2][3] 技术细节 共封装光学优势 - 光纤互连突破铜线几英尺的物理限制,可将整排GPU整合为大规模集群[3] - Nvidia采用CPO的交换机设计使功耗降低3.5倍,消除64-512个可插拔光模块(每个20W-40W)的能耗[5][6] - 博通已实现1.6TB/s无差错双向带宽的光学芯片集成[6] 企业技术路线 - AMD计划将Enosemi光子技术集成至MI300系列芯片,但具体方案尚未明确[3] - Nvidia在机架内保留铜互连(避免增加20kW功耗),横向扩展网络采用CPO连接多节点[5] - 英特尔认为光学器件是机架级架构关键要素,正在探索相关应用[7] 行业竞争格局 - 博通第一代51.2Tbps CPO交换机已被腾讯采用,Micas Networks等公司提供相关产品[6] - Celestial AI、Lightmatter等初创公司持续推进光学中介层设计创新[7] - 当前CPO技术仍面临可靠性、可维护性等技术成熟度挑战[7]
AMD收购硅光芯片公司
半导体行业观察· 2025-05-29 09:15
收购事件概述 - AMD宣布收购硅谷初创公司Enosemi,该公司专注于光子集成电路开发,旨在加速AI系统共封装光学器件发展 [1] - 交易财务条款未披露,Enosemi成立于2023年,拥有16名员工和11名投资者 [1] - Enosemi产品包括集成光电探测器、TIA和数字控制芯片组,并提供定制硅片服务 [1] 技术价值分析 - 光子集成电路将激光器、探测器和调制器等光学元件集成在单芯片上,利用光子传输数据,具有高速和低功耗特性 [1] - 共封装光学器件可提供更高带宽密度和更佳功率效率,是系统架构的变革性进步,支持高级AI工作负载需求 [2][4] - Enosemi团队在光子集成电路量产和出货方面有卓越记录,其技术将增强AMD在光子学和共封装光学解决方案的能力 [2][3] 战略布局意义 - 此次收购是AMD快速发展AI战略的关键一步,此前已整合Xilinx、Pensando、Silo AI、Mipsology和ZT Systems等公司 [2][3] - 收购将帮助AMD构建从基础芯片到系统级集成的全栈AI能力,结合其CPU、GPU和自适应SoC技术优势 [3][4] - 行业趋势显示AI提供商正转向全栈转型,类似英伟达和英特尔的策略,AMD通过此次收购强化竞争优势 [2] 行业应用前景 - 光子集成电路在高速数据传输、传感和光学计算领域有广泛应用前景,涉及医疗、汽车和通信等行业 [1] - 随着AI模型复杂度提升,对更快更高效数据传输需求增长,光互连技术成为极具吸引力的发展路径 [4] - Enosemi曾与Jabil合作开发先进封装工艺技术,显示其在产业链中的技术整合能力 [2]