英特尔 Meteor Lake 的测试版，这款 PC 芯片将于 2023 年在美国亚利桑那州的晶圆厂发货
几十年来，你可以通过它的电子电路有多小和多紧凑来测试计算机芯片的性能。现在英特尔认为另一个维度同样重要：如何巧妙地将一组这样的芯片封装到一个更强大的单一处理器中。
在周一的Hot Chips 大会上，英特尔首席执行官 Pat Gelsinger将聚焦该公司的封装实力。它是两个新处理器的关键元素：Meteor Lake，下一代核心处理器家族成员，将于 2023 年为 PC 提供动力，以及 Ponte Vecchio，预计将成为世界上最快的超级计算机 Aurora的大脑。
先进的封装可以让芯片设计人员将多个“小芯片”连接到一个更大的处理器中，这是让未来的个人电脑更快、更强大的关键。该技术是 AMD 构建其高端 PC 处理器Ryzen 7 5800X3D的方式，以及 Apple 如何将两个 M1 Max 芯片粘合到其最强大的 Mac 处理器 M1 Ultra 中。
但 Ryzen 芯片的零售价为 440 美元，而 M1 Ultra 比M1 Max Mac Studio的价格增加了 2,000 美元。Meteor Lake 将包装带入主流 PC 市场，消费者每年购买数亿台机器，即使在糟糕的年份也是如此。这一进步将带来更快、更强大的计算机，而没有令人瞠目结舌的价格标签。
“流星湖建设将是一项巨大的技术创新，” Real World Tech 分析师大卫坎特说，这要归功于它的包装方式。
几十年来，保持在芯片进步的最前沿意味着使芯片电路小型化。芯片制造商使用称为光刻的工艺制造该电路，使用光的图案将称为晶体管的微小开关蚀刻到硅晶片上。晶体管越小，设计人员可以添加的新功能就越多，例如图形加速器或人工智能杂务。
现在英特尔相信将这些小芯片集成到一个封装中将带来与传统光刻技术相同的处理能力提升。
英特尔设计工程集团负责人博伊德菲尔普斯在接受采访时说：“我们正处于封装与工艺技术本身一样重要的阶段。”
先进的封装技术将 47 个独立的称为“小芯片”的有源硅元件组合成一个面向超级计算机的庞大 Ponte Vecchio 处理器
封装技术对英特尔很重要。它正在努力重新夺回被台湾半导体制造公司（台积电）和三星所失去的芯片制造领导地位。尽管它在新的芯片制造能力上花费了数百亿美元，但它最近的季度财务业绩是“灾难性的”， TechInsights 分析师 Linley Gwennap 表示。美国政府提供的527 亿美元的芯片制造补贴要到 2023 年才会有所帮助。
封装可以帮助英特尔重新夺回一些曾经的领先地位。
英特尔联合创始人 1965 年的预言成真
英特尔联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）预测，将有一个“清算日”，用一块大的硅片制造芯片不再有意义。在他阐述摩尔定律的开创性论文中，他写道：“用单独封装和互连的较小功能构建大型系统可能会更经济。”
英特尔有两种主要的封装方法。
首先是 EMIB（嵌入式多芯片互连桥），它将两个“小芯片”并排连接在一起，下方有一个小的连接贴片。这用于 Ponte Vecchio 和即将推出的 Sapphire Rapids 服务器处理器的更高端型号。
其次是英特尔的 Foveros，它垂直连接多个小芯片，就像把一个煎饼放在另一个上面一样。Meteor Lake 芯片采用 Foveros 构建，四个小芯片位于下方的另一个硅基板上，提供通信链路。
Foveros 也是 Meteor Lake 的继任者 Arrow Lake 的关键是，它将受益于其中央处理单元 (CPU) 和图形处理单元 (GPU) 内核的升级电路。之后是 Lunar Lake，专为具有极低功耗的笔记本电脑而设计，并具有更新的小芯片成分配方。菲尔普斯说，箭湖和月湖都应该“在 2024 年准备就绪”。
EMIB 和 Foveros 都有助于扩展摩尔定律增加晶体管数量的趋势。例如，Ponte Vecchio 超级计算机芯片拥有超过 1000 亿个晶体管。
先进封装优势
封装小芯片的一大优势是芯片设计人员可以混合和匹配处理器组件。对性能最敏感的小芯片可以用最新一代的制造工艺制造，这是一种优质的选择，但不太关键的部件可以用更旧、更便宜的工艺制造，而小芯片已经证明了自己。
坎特说，设计师“可以专注于更具创新性的工程设计，而不是把精力放在基本的东西上”。
小芯片还解决了英特尔的制造问题。Meteor Lake 的四个数据处理芯片中的三个是由其最大竞争对手台积电制造的。英特尔设计了所有组件，但只会使用 CPU 内核构建小芯片。
而小芯片可以让芯片设计师更快地拥抱新的制造。无需等待工程师为更先进的光刻工艺更新每种类型的晶体管，芯片制造商可以采用新工艺来完成对性能最敏感的芯片任务。
先进的封装增加了成本、复杂性和新的制造步骤，因此它并不是最佳选择。它也不能解决诸如延迟英特尔蓝宝石急流和老桥的问题之类的问题。不过，它将越来越成为几乎每台待售 PC 中芯片的关键。