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數(shù)據(jù)時(shí)代的芯片技術(shù)如何發(fā)展?詳解英特爾封裝技術(shù)

鄧劍云

鄧劍云

· 2019.09.09 23:56

1/ 13 隨著各種軟件、數(shù)據(jù)在生活場景中應(yīng)用的延伸,高速數(shù)據(jù)處理已經(jīng)成為了一種被迫切的能力,為了更好地面向以數(shù)據(jù)為中心的、更加多元化的計(jì)算時(shí)代,英特爾圍繞自身在半導(dǎo)體技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用方面的能力提出了構(gòu)建“以數(shù)據(jù)為中心”戰(zhàn)略的六大技術(shù)支柱,即:制程和封裝、架構(gòu)、內(nèi)存和存儲(chǔ)、互連、安全、軟件。
  • 隨著各種軟件、數(shù)據(jù)在生活場景中應(yīng)用的延伸,高速數(shù)據(jù)處理已經(jīng)成為了一種被迫切的能力,為了更好地面向以數(shù)據(jù)為中心的、更加多元化的計(jì)算時(shí)代,英特爾圍繞自身在半導(dǎo)體技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用方面的能力提出了構(gòu)建“以數(shù)據(jù)為中心”戰(zhàn)略的六大技術(shù)支柱,即:制程和封裝、架構(gòu)、內(nèi)存和存儲(chǔ)、互連、安全、軟件。
  • 在芯片制造環(huán)節(jié)中,要經(jīng)歷硅晶圓測試、硅片處理、檢測封裝等多個(gè)環(huán)節(jié)。而制程和封裝可以說是芯片當(dāng)中的核心技術(shù),它不僅僅是芯片制造過程的最后一步,它也正在成為芯片產(chǎn)品性能提升、跨架構(gòu)跨平臺(tái)、功能創(chuàng)新的重要技術(shù)途徑。
  • 而芯片開發(fā)所涉及的技術(shù)領(lǐng)域也非常多,包括材料開發(fā)、射頻、信號連接與抗干擾性能、電路的布局設(shè)計(jì)等等。
  • 在今年7月,英特爾推出了一系列全新封裝基礎(chǔ)工具,包括將EMIB和Foveros技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用(Co-EMIB),全方位互連(ODI)技術(shù),和全新裸片間接口(MDIO)技術(shù)。
  • 為了能夠在性能、功耗以及集成功能模塊方面提供更好的芯片,英特爾也具備了表面貼裝技術(shù)(SMT)開發(fā)線,在手機(jī)等對芯片體積要求非??量痰膽?yīng)用場景下更加實(shí)用。
  • 即使一個(gè)對科技產(chǎn)品不太了解的小白用戶,他也會(huì)明白尺寸對于芯片的意義。對于如今加入多場景運(yùn)用的芯片更是如此,為了應(yīng)對適應(yīng)更多新興的物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等細(xì)分領(lǐng)域,英特爾必須將所有的芯片集成封裝做得非常小,并且足夠輕薄。
  • 2014年英特爾通過封裝技術(shù)改進(jìn)做到了100μm的核心厚度,在2015年推出了無核化的產(chǎn)品,未來將會(huì)以無核作為基礎(chǔ),將芯片之間的連接方式改為橋接,降低芯片之間的延遲、提升數(shù)據(jù)交互帶寬。
  • 由于不同功能芯片要被統(tǒng)一進(jìn)行封裝,因此芯片之間的連接就變得更為重要。打個(gè)比方,人的大腦與四肢是通過神經(jīng)進(jìn)行相連的,大腦發(fā)出指令需要通過傳遞的步驟,在芯片之間同樣如此,它們之間的帶寬決定了交互數(shù)據(jù)量的上限。
  • 在芯片的微縮、連接方式方面,主要有三種:一種是用于堆疊裸片的高密度垂直互連,第二種是全局的橫向互連(ZMV),第三個(gè)則是全方位互連(ODI),頂部芯片既可以與其他小芯片進(jìn)行水平通信,同時(shí)還可以通過硅通孔(TSV)與下面的底部裸片進(jìn)行垂直通信,從而實(shí)現(xiàn)之前所無法達(dá)到的3D堆疊帶來的性能。
  • 同時(shí)全方位互連(ODI)技術(shù)可以大大減少基底晶片中所需要的硅通孔數(shù)量,釋放更多面積,做到封裝成品上下面積尺寸一致。不同的技術(shù)針對不同的應(yīng)用需求,但并非互斥,英特爾甚至可以有針對性地將它們組合使用。這些豐富的技術(shù)路線無疑將為英特爾未來的先進(jìn)封裝技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
  • 通過對2D、3D互連技術(shù)的應(yīng)用,目前在芯片間的帶寬方面,英特爾已經(jīng)做到了200GBps/mm的Shoreline帶寬密度,在這一技術(shù)上是領(lǐng)先于其他的芯片制造商的。
  • 在封裝技術(shù)當(dāng)中也有很多的分支,比如英特爾EMIB技術(shù),它是一種高密度2D封裝,可以縮小橫向芯片之間的距離,而且這種技術(shù)對于封裝芯片的體積十分友好,可以適用于各種不同芯片的同時(shí)封裝、得益于橋接結(jié)構(gòu)的簡化,各個(gè)芯片之間的調(diào)動(dòng)、傳輸速度也得到了提升。
  • 而英特爾最新推出的Co-EMIB技術(shù)可以理解為EMIB和Foveros兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合,也就是2D與3D封裝的結(jié)合。它在水平同物理層互連和垂直互連同時(shí),實(shí)現(xiàn)Foveros 3D堆疊之間的水平互連。這樣以來不管是2D水平互連還是3D堆疊互連,單片與單片之間都可以實(shí)現(xiàn)近乎于單SoC級高度整合的低功耗、高帶寬、高性能表現(xiàn)。
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