AI GPU崛起,先进封装面临技术与环境影响的双重挑战

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随着半导体行业的发展,先进封装技术正变得越来越重要。这种技术推动了终端设备的小型化和性能提升,但也带来了可持续性方面的挑战。

尽管摩尔定律的终结已被多次预言,我们现在正处于一个“超越摩尔”的时代,这个时代不再局限于逻辑晶体管尺寸的缩放。先进封装技术正在拓展可能性的边界,专注于整个系统的优化或系统技术协同优化(STCO)。为了节省良率、成本和上市时间,IC将继续在水平方向上通过在同一封装内使用多个芯片(chiplet或异质集成)以及在垂直方向上使用芯片堆叠。

先进封装技术,如2.5D和3D技术,通过增加中介层和堆叠芯片,为半导体行业带来了新的小型化和性能优化途径。然而,TechInsights指出,这些技术使得封装工艺越来越类似于晶圆厂制造,引发了对环境影响的担忧。传统的封装组件,例如印刷线路板(PWB)和基板,仍然被使用,但现在它们旁边有了额外的中介层和桥接芯片,甚至还有垂直堆叠的芯片。

AI图形处理器(GPU)的尺寸不断增大,超出了单个硅片的尺寸限制,需要在近距离内堆叠多层高带宽内存(HBM)以提供足够的带宽通信。这些GPU的制造和使用过程中的高功耗已经引起了可持续性方面的关注,而增加的类似晶圆厂制造的封装过程进一步加剧了这一问题。

Chiplet技术提供了多功能性、缩短了产品上市时间,并可能带来可持续性方面的好处。在不太先进的工艺节点上使用已知良品芯片可以提高产量并减少整体排放。TechInsights预计Chiplet技术将渗透到整个半导体市场,并已经在消费电子领域产生影响,未来可能在汽车和数据中心领域产生更大影响。

TechInsights指出,这种技术的发展虽然从性能角度来看拓展了可能性,但由于涉及额外的工艺过程,也引发了可持续性方面的问题。TechInsights的分析显示,这些封装解决方案是对现有技术的补充,而不是替代。原有的封装材料,如印刷线路板(PWB)仍然存在,但现在旁边还有额外的中介层、桥接芯片甚至垂直堆叠的芯片。

值得注意的是,消费电子产品的持续小型化和迅速发展的人工智能GPU技术都受益于先进封装技术,甚至离不开它。TechInsights早先的报告指出,未来几年对人工智能加速器(AI GPU)的需求将迅速增长。但是,这一趋势也存在隐忧,谷歌和微软等公司最近披露,过去三到五年在人工智能基础设施方面的投资导致Scope 3排放大幅增加,这表明可持续性前景堪忧。

半导体行业的可持续性挑战需要行业内外的共同努力。随着技术的进步,我们需要在推动性能提升的同时,也要考虑环境影响,并寻找创新的解决方案以实现可持续发展。

责编: 张轶群
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