訂閱
糾錯
加入自媒體

玻璃芯片要火,多虧了AI

2024-05-28 10:28
雷科技
關(guān)注

離普通人用上還要再等等。

作為這一輪 AI 浪潮最大的「賣(mài)鏟人」,英偉達時(shí)至今日還在高歌猛進(jìn),近期剛公布的財報顯示,最新一季的公司營(yíng)收已經(jīng)增至去年同期的 3.6 倍。所以也難怪,英偉達的一舉一動(dòng)都牽動(dòng)大量的關(guān)注。

幾天前,國際投行摩根士丹利發(fā)布報告指出,基于最新 Blackwell 架構的英偉達 GB200 超級芯片(CPU+GPU)將采用玻璃基板而非常見(jiàn)的有機基板,這也讓「玻璃基板」「玻璃芯片」受到更加廣泛的關(guān)注。

但實(shí)際上不只是英偉達可能要用玻璃基板做芯片,包括英特爾、三星、蘋(píng)果等企業(yè)也都或明或暗地看好「玻璃芯片」的到來(lái)。

在 AI 需求持續高漲的趨勢下,英特爾去年就率先推出用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板,并表示將在未來(lái)幾年推出完整的解決方案,首批基于玻璃基板的芯片將面向數據中心、AI 高性能計算領(lǐng)域。

三星還要更激進(jìn),今年 5 月初就宣布預計在 2026 年面向高端 SiP(System-in-Package)量產(chǎn)玻璃基板。據報道,三星計劃在 9 月以前完成所有必要的設備采購與安裝,今年第四季度開(kāi)始預商業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的運營(yíng)。

那到底什么是玻璃基板?追趕 AI 浪潮的芯片巨頭為什么都在盯著(zhù)玻璃基板?基于玻璃基板的芯片——玻璃芯片又能給計算設備和普通用戶(hù)帶來(lái)什么價(jià)值?

玻璃芯片是什么?

算力,可以說(shuō)是最近一年多 AI 浪潮中最經(jīng)常被提及的一個(gè)詞。事實(shí)上,早在這一輪 AI 浪潮之前,更強的計算需求、更復雜的半導體電路都對大到芯片封裝工藝、小到基板材料提出了更高的要求。

了解芯片制造的讀者可能知道,切割下來(lái)的 die(裸芯片)在經(jīng)過(guò)封裝之后才能稱(chēng)之為「芯片」,封裝既是為了讓芯片能夠與外界進(jìn)行電氣和信號的連接,也為芯片提供了一個(gè)穩定的工作環(huán)境。

在這個(gè)過(guò)程中,通常使用有機材料作為基板封裝芯片,而玻璃芯片的本質(zhì),就是將有機基板換成玻璃基板。不過(guò)相比之下,采用玻璃基板的芯片有更強的電氣性能、耐高溫能力以及更大的封裝尺寸。

 

Intel Glass Substrate.jpg

玻璃基板,圖/英特爾

更強的電氣性能,意味著(zhù)玻璃基板可以允許更清晰的信號和電力傳輸,英特爾就指出玻璃基板能實(shí)現 448G 信號傳遞,做到更低的損耗。而低損耗,也意味著(zhù)玻璃基板能夠幫助芯片變得更加省電。

此外,不同于有機塑料的粗糙表面,更平坦的玻璃基板也讓光刻和封裝變得更容易,同面積下的開(kāi)孔數量更多。

同樣由于物理方面的特性,玻璃基板還有更強的熱穩定性和機械穩定性,在高性能計算芯片運行產(chǎn)生大量熱量的過(guò)程中,芯片會(huì )發(fā)生更少發(fā)生翹曲和形變。英特爾在引入 TGV 玻璃通孔技術(shù)后,將能通孔之間的間隔能夠小于 100 微米,直接能讓晶片之間的互連密度提升 10 倍。

不過(guò)以上這些可能還不是最重要的。相比有機基板,玻璃基板可以將芯片封裝尺寸做得更大,來(lái)塞下更多、更大的 die——也是更多的晶體管。按照英特爾的說(shuō)法,他們能在玻璃基板上多放 50%的 die,大幅提升封裝密度。

所以無(wú)論從性能、功耗還是互連密度來(lái)看,玻璃基板,或者說(shuō)玻璃芯片都是更好的選擇。從這個(gè)角度看,英偉達 GB200 如果真的采用玻璃基板,一點(diǎn)也不讓人驚訝。

算力之爭,戰火蔓延

在摩爾定律不斷逼近物理極限的現在,單片 die 的性能實(shí)質(zhì)已經(jīng)很難提升,但與此同時(shí),高計算性能的需求也變得越來(lái)越迫切。而 Chiplet(小芯片)技術(shù),已經(jīng)被普遍視為未來(lái)提升芯片算力的主要手段之一。

今年 3 月,英偉達在 GTC 開(kāi)發(fā)者大會(huì )上發(fā)布了新一代 Blackwell GPU 架構,以及基于此架構的 GB200 超級芯片。GB200 標志了英偉達正式邁向 Chiplet,每個(gè) GB200 實(shí)際上包含了 2 個(gè) B200 GPU 和 1 個(gè) Grace CPU,其中每個(gè) B200 GPU 都有 2080 億個(gè)晶體管。

NVIDIA-GB200-Grace-Blackwell-Superchip1.jpg

GB200,圖/英偉達

此外,相比上一代 H100 訓練一個(gè) 1.8 萬(wàn)億參數模型需要 8000 個(gè) Hopper GPU 和 15 兆瓦的電力,這一代的 B200,只需要 2000 個(gè) Blackwell GPU 和 4 兆瓦的電力就能完成。

Chiplet 技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),其實(shí)就是在單個(gè)封裝中集成多個(gè) die 或小芯片,或者通俗理解為將多個(gè)小芯片用「膠水」連起來(lái),形成一個(gè)更強的芯片,比如英偉達的 GB200、蘋(píng)果的 M2 Ultra 等。

但 Chiplet 的趨勢,其實(shí)也對基板的信號傳輸速度、供電能力、設計和穩定性提出了新的要求。不過(guò)有機基板受限于物理特性,已經(jīng)越來(lái)越不夠用,這也是玻璃基板越來(lái)越受到重視的核心之一。

另一方面,這也是先進(jìn)封裝工藝領(lǐng)域的競爭使然。

當下,臺積電 CoWoS 封裝工藝獨步天下,擁有較高的技術(shù)和專(zhuān)利壁壘。在市場(chǎng)層面,臺積電也憑借 CoWoS 封裝工藝基本吃下了頭部芯片設計公司的大部分 AI 芯片訂單,從英偉達到 AMD,從谷歌到微軟。

CoWoS 624x348.jpg

CoWoS,圖/臺積電

作為對手,英特爾和三星顯然不會(huì )甘愿。但除了在相似的技術(shù)路線(xiàn)上加緊追趕臺積電的封裝工藝,英特爾和三星可能也明白很難在這條路上超越臺積電。相比之下,玻璃基板或許會(huì )是一個(gè)在封裝工藝上超越臺積電的真正機會(huì )。

所以也就不難理解,從去年開(kāi)始英特爾和三星兩家晶圓代工廠(chǎng)紛紛加碼玻璃基板,加速玻璃芯片的量產(chǎn)計劃。甚至根據產(chǎn)業(yè)分析師的透露,臺積電也有類(lèi)似的技術(shù)布局。

玻璃芯片離我們,還有多遠?

雖然三星預計 2026 年就能面向高端 SiP 量產(chǎn)玻璃基板,但我們想真正用上玻璃芯片,可能還有很長(cháng)的一段距離。

事實(shí)上,大部分這類(lèi)近未來(lái)的技術(shù)都會(huì )遭遇大規模量產(chǎn)和成本的挑戰,玻璃基板雖然在性能、能效等方面優(yōu)于有機基板,但實(shí)際上也面臨同樣的問(wèn)題。最直接的一個(gè)表現就是,不管是三星還是英特爾,都強調了玻璃芯片將率先面向數據中心的 HPC 需求。

但這還是在順利量產(chǎn)的情況下,實(shí)際玻璃基板還牽扯到上下游的配套技術(shù)和生態(tài),每一個(gè)流程的進(jìn)展都可能影響另一個(gè)流程規劃。

另外值得注意的是,更早布局玻璃基板相關(guān)技術(shù)的英特爾遠沒(méi)有三星那么激進(jìn),只是表明將在 2030 年前推出。這當然不能說(shuō)明三星就無(wú)法在 2026 年實(shí)現量產(chǎn),但確實(shí)值得更謹慎地看待三星的計劃。

更何況,三星的半導體部門(mén)也沒(méi)少放過(guò)這種衛星。

    來(lái)源:雷科技

           原文標題 : 玻璃芯片要火,多虧了AI

    聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫(xiě),觀(guān)點(diǎn)僅代表作者本人,不代表OFweek立場(chǎng)。如有侵權或其他問(wèn)題,請聯(lián)系舉報。

    發(fā)表評論

    0條評論,0人參與

    請輸入評論內容...

    請輸入評論/評論長(cháng)度6~500個(gè)字

    您提交的評論過(guò)于頻繁,請輸入驗證碼繼續

    暫無(wú)評論

    暫無(wú)評論

    人工智能 獵頭職位 更多
    掃碼關(guān)注公眾號
    OFweek人工智能網(wǎng)
    獲取更多精彩內容
    文章糾錯
    x
    *文字標題:
    *糾錯內容:
    聯(lián)系郵箱:
    *驗 證 碼:

    粵公網(wǎng)安備 44030502002758號