英特尔先进封装：助力AI芯片高效集成的技术力量

在AI发展的浪潮中，一项技术正在从“幕后”走向“台前”，也就是半导体先进封装（advanced packaging）。这项技术能够在单个设备内集成不同功能、制程、尺寸、厂商的芯粒（chiplet），以灵活性强、能效比高、成本经济的方式打造系统级芯片（SoC）。因此，越来越多的AI芯片厂商青睐这项技术。

英特尔自本世纪70年代起持续创新，深耕封装技术，积累了超过50年的丰富经验。面向AI时代，英特尔正在与生态系统伙伴、基板供应商合作，共同制定标准，引领整个行业应用先进封装技术。秉持“系统工艺协同优化”（STCO）的理念，英特尔代工不仅能够向客户提供传统的封装、互连、基板等技术，还涵盖了系统级架构和设计服务，以及热管理和功耗管理等全方位支持工作。

丰富全面的技术组合

英特尔代工的先进系统封装及测试（Intel Foundry ASAT）的技术组合，包括FCBGA 2D、FCBGA 2D+、EMIB 2.5D、EMIB 3.5D、Foveros 2.5D & 3D和Foveros Direct 3D等多种技术。

左上：FCBGA 2D、右上：EMIB2.5D、左下：Foveros2.5D & 3D、右下：EMIB 3.5D

·FCBGA 2D是传统的有机FCBGA（倒装芯片球栅格阵列）封装，适用于成本敏感、I/O数量较少的产品。

·FCBGA 2D+在此基础上增加了基板层叠技术（substrate stacking），能够减少高密度互连的面积，降低成本，特别适合网络和交换设备等产品。

·EMIB（嵌入式多芯片互连桥接）2.5D技术通过基板内的微型硅桥连接芯片，适用于高密度的芯片间连接，在AI和高性能计算（HPC）领域表现出色。

·EMIB 3.5D则在此基础上引入了3D堆叠技术，芯片可以垂直堆叠在有源或无源的基板上，再通过EMIB技术连接，增加了堆叠的灵活性，能够根据IP的特性选择垂直或水平堆叠，同时避免使用大型的中介层。

·Foveros 2.5D和3D技术采用基于焊料的连接方式，而不是基底连接，适合高速I/O与较小芯片组分离的设计。

·Foveros Direct 3D技术则通过铜和铜直接键合，实现更高的互连带宽和更低的功耗，从而提供卓越的性能。

值得注意的是，这些技术并非互斥，而是在一个封装中可以同时采用，为复杂芯片的设计提供了极大的灵活性。在商业层面，这体现了英特尔对封装细分市场的重视。

EMIB：AI芯片封装的理想选择

针对AI芯片的先进封装需求，与业界其它晶圆级2.5D技术，例如硅中介层、重布线层（RDL）相比，EMIB 2.5D技术具有诸多优势。

第一，成本效益。EMIB技术采用的硅桥尺寸非常小，相比于传统的大尺寸中介层，制造时能更高效地利用晶圆面积，减少空间和资源的浪费，综合成本更低。

第二，良率提升。EMIB技术省略了晶圆级封装（wafer level assembly）这一步骤，减少了模具、凸点等复杂工艺带来的良率损失风险，从而提高了整体生产过程的良率。

第三，生产效率。与晶圆级技术相比，EMIB技术的制造步骤更少、复杂度更低，因此生产周期更短，能够为客户节省宝贵的时间。在市场动态快速变化的情况下，这种时间优势能够帮助客户更快地获得产品验证数据，加速产品上市。

第四，尺寸优化。晶圆级技术需要在基板上方添加中介层，而EMIB则将硅桥嵌入基板，极大地提高了基板面积的利用率。同时，基板的尺寸与集成电路面板的格式相匹配，采用EMIB能够在单个封装中集成更多芯片，从而容纳更多的工作负载。

第五，供应链与产能。英特尔拥有成熟的供应链和充足的产能，确保了EMIB能够满足客户对先进封装解决方案的需求。

展望未来

展望未来，英特尔正在研发120×120毫米的超大封装，并计划在未来几年内向市场推出玻璃基板（glass substrate）。与目前采用的有机基板相比，玻璃基板具有超低平面度、更好的热稳定性和机械稳定性等独特性能，能够大幅提高基板上的互连密度，为AI芯片的封装带来新的突破。

英特尔在AI时代的先进封装技术领域不断创新，将继续引领和推动行业发展，为全球半导体产业注入新的活力。

审核编辑 黄宇