การปรากฏตัวของ 2.5DIC ของวงจรรวมสองมิติครึ่งได้นำมาซึ่งสิ่งที่เรียกว่าตัวคั่นระหว่างซิลิคอนสำหรับการสื่อสารระหว่างองค์ประกอบต่าง ๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของพวกมัน เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนสูง สิ่งเหล่านี้จึงกลายเป็นคอขวดสำหรับการนำวงจรประเภทนี้มาใช้เป็นจำนวนมาก สะพานซิลิคอนเป็นทางเลือกหนึ่งที่ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ได้
ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในระบบที่ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์หลายตัวคือการสื่อสาร อย่างไรก็ตาม มีแอปพลิเคชั่นที่พลังงานที่ฮาร์ดแวร์ต้องการทำให้ไม่สามารถวางสถาปัตยกรรมบนชิปตัวเดียวได้ และต้องมีการวาดองค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าวงจร 2.5DIC
ปัญหาเกี่ยวกับตัวคั่นซิลิกอน
เนื่องจากความซับซ้อนของการสื่อสารที่จำเป็นและความจำเป็นในการบันทึกการถ่ายโอนข้อมูล จึงจำเป็นต้องใช้อินเทอร์เฟซการสื่อสารที่ซับซ้อน เคล็ดลับที่พบบ่อยที่สุด? การใช้เส้นทางซิลิโคนที่วางในแนวตั้งซึ่งวิ่งจากตัวคั่นและผ่านชิปในแนวตั้ง วิธีนี้ช่วยให้คุณเพิ่มจำนวนการเชื่อมต่อระหว่างกันและทำให้แต่ละส่วนมีความเร็วสัญญาณนาฬิกาต่ำ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมากตามความเร็วสัญญาณนาฬิกา
ปัญหาเกี่ยวกับตัวคั่นซิลิกอนคือพวกมัน มีราคาแพงมาก เนื่องจากขนาดของตัวคั่นระหว่างกัน เนื่องจากนี่เป็นเพียงชิปที่ติดตั้งชิปที่เหลือและต้องมีขนาดใหญ่ด้วย ดังนั้นขนาดของตัวคั่นระหว่างกันจึงถูกจำกัดโดยกริดโหนดการผลิต ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ขนาดสูงสุดที่ตัวคั่นระหว่างซิลิกอนสามารถมีได้คือ 30 x 30 มม. ดังนั้นชิป ทั้งหน่วยความจำและโปรเซสเซอร์จึงต้องเล็กกว่าตัวคั่นที่ติดตั้งไว้ .
ข้อ จำกัด ทั้งหมดเหล่านี้หมายความว่าในช่วงสองสามปีที่ผ่านมามีการพัฒนาทางเลือกในรูปแบบของสะพานซิลิกอนที่เรียกว่าซึ่งได้รับการรับรองโดยทั้งคู่ อินเทล และ เอเอ็มดี สำหรับการออกแบบ 2.5DIC ในปัจจุบันและอนาคต
สะพานซิลิกอนคืออะไร?
สะพานซิลิกอน สะพานซิลิกอนเป็นภาษาอังกฤษ ไม่ใช่เทคโนโลยีแห่งอนาคต เนื่องจากเราได้เห็นแล้วในสินค้าที่ออกจำหน่ายแล้ว เนื่องจากเทคโนโลยี EMIB และ Intel ใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อสื่อสารชิปต่างๆ ระหว่างกันในการออกแบบโดยใช้วงจรรวมขนาดสองและครึ่ง
ข้อดีของสะพานซิลิโคนคือไม่ ใช้อินเตอร์โพเซอร์ทั้งหมดเพื่อการสื่อสาร แต่สร้างช่องทางการสื่อสารระหว่างชิปสองตัวที่กำลังสื่อสารซึ่งอยู่บนพื้นผิวของชิปทั้งสองแทน สิ่งที่แวบแรกอาจดูเหมือนเป็นตัวขวาง แต่ ปริมาณซิลิกอนที่ต้องการ สำหรับการสื่อสารระหว่างชิปต่างๆ จริง ๆ แล้วมีขนาดเล็กกว่ามาก
นอกจากนี้ ซิลิกอนบริดจ์ยังให้อิสระในการรวมชิปต่างๆ เข้าด้วยกัน ผู้สร้างไม่ได้ถูกจำกัดด้วยขนาดของอินเตอร์โพเซอร์ และไม่มีค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่อระหว่างกันในอินเตอร์โพเซอร์ที่มีองค์ประกอบที่พวกเขาไม่ได้ใช้ในการสื่อสาร แต่ละ. ดังนั้นจึงเป็นโซลูชันที่ถูกกว่ามากและนำการออกแบบ 2.5DIC เข้ามาใกล้ตลาดบ้านมากขึ้น และนอกเหนือการประมวลผลประสิทธิภาพสูง
สะพานซิลิกอนทำงานอย่างไร
ลักษณะเฉพาะของสะพานซิลิกอนคือ พวกเขาไม่ได้ใช้เส้นทางซิลิกอนหรือ TSV ไปยัง สื่อสารกับชิปซึ่งช่วยลดต้นทุนได้มาก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องสร้างชุดของเส้นทางแนวตั้งที่ตัดทั้งชิปจากบนลงล่าง ปัญหาในการใช้เส้นทางซิลิโคนคือมันซับซ้อนพอๆ กับการสร้างอาคาร และเมื่อสร้างเสร็จแล้ว สมมติว่าคุณต้องวางท่อส่งผ่านตรงกลาง ซึ่งในทางเทคนิคแล้วหมายถึงต้องทิ้งตัวอาคารลงกับพื้นแล้วทำใหม่อีกครั้ง
เช่นเดียวกับ TSV ของตัวคั่นระหว่างซิลิคอน สะพานซิลิกอนยังสื่อสารกันในแนวตั้ง แต่การสื่อสารระหว่างกันนี้ทำบนบริดจ์ที่อยู่ระหว่างชิปทั้งสองและให้แบนด์วิดธ์เพียงพอสำหรับการสื่อสาร ตัวอย่างเช่น Intel ที่มีการเปิดตัวเทคโนโลยี EMIB รุ่นแรกสามารถสื่อสารกับ AMD GPU ด้วยหน่วยความจำ HBM โดยใช้หนึ่งในสะพานซิลิคอนใน Kaby Lake-G
ใครเป็นคนรับเลี้ยงมัน?
ทั้ง Intel และ AMD กำลังนำสะพานซิลิกอนมาใช้ ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ในอนาคต แม้ว่าอย่างที่เราได้กล่าวไปแล้วก็ตาม Intel ได้นำพวกเขาไปใช้แล้วและโดยเฉพาะอย่างยิ่งคืออยู่ในโครงการร่วมกับ AMD เรากำลังหมายถึง NUC Hades Canyon และวิธีการที่ ซีพียู และ GPU เชื่อมต่อถึงกันผ่านซิลิกอนบริดจ์
ผลิตภัณฑ์ไม่ประสบความสำเร็จมากนัก แต่ Intel ได้พัฒนาเทคโนโลยีสะพานซิลิกอน EMIB ตลอดเวลานี้และได้เปลี่ยนให้เป็นวิธีการเชื่อมต่อไทล์ต่างๆ ซึ่งเรียกว่าชิปเล็ต ในการออกแบบจำนวนมากที่ยังไม่ได้ การเผยแพร่ Intel Xe-HP GPU เช่นเดียวกับ ซีพียู Intel Meteor Lake ในอนาคต . ซึ่งเราหวังว่าจะออกสู่ตลาดภายในปี 2023
ในกรณีของ AMD การนำซิลิคอนบริดจ์มาใช้จะเป็น เห็นใน RDNA 3 ซึ่งเราได้อ้างอิงจากสิทธิบัตรชุดหนึ่งของ AMD ที่อธิบายถึง Gaming GPU ที่ประกอบด้วยชิปเล็ต GPU หลายตัว ซึ่งระบบปฏิบัติการจะมองเห็นได้เหมือนกับว่าเป็น GPU ตัวเดียว ที่น่าสนใจสำหรับช่วงของ MCM GPU ที่ใช้ CDNA 2 นั้น AMD ใช้ตัวคั่นร่วมทั่วไป แต่ควรสังเกตว่าตลาดการประมวลผลประสิทธิภาพสูงมีค่าใช้จ่ายที่ TSV และการใช้ตัวคั่นด้วยซิลิคอนสามารถแบกรับได้
โดยทั่วไป คาดว่าในปีต่อๆ ไป สะพานซิลิกอนจะถูกนำมาใช้โดยผู้ผลิตหลายรายที่ต้องการสร้างโซลูชัน 2.5DIC สำหรับตลาดในประเทศ ซึ่งเป็นสิ่งที่เรารอคอยมาหลายปีแล้ว และนั่นจะเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่จะ แก้ปัญหาต้นทุนที่สูงขึ้นในช่วงท้ายของกฎของมัวร์ แต่สำหรับช่วงเวลานี้และเพื่อสิ้นสุด เราเหลือสิ่งต่อไปนี้: มันไม่ใช่เทคโนโลยีที่ไม่ผ่านการพิสูจน์ ดังนั้นเราจึงไม่ได้พูดถึงบางสิ่งที่เป็นนิยายวิทยาศาสตร์
