硅光子應(yīng)用成下一代半導(dǎo)體不可或缺技術(shù)，臺積電、英特爾競相加入
2023-09-21 12:37:10 technews
對此，臺積電副總經(jīng)理余振華曾經(jīng)表示，若能提供良好的硅光子整合系統(tǒng)，臺積電就可以解決人工智能的能源效率和計算能力的關(guān)鍵問題，這將是一個劃時代的轉(zhuǎn)變。他進一步指出，一個更好、更整合完整的硅光子系統(tǒng)將是運行大型語言模型，和其他人工智能計算應(yīng)用程式所需的強大計算能力的驅(qū)動力。
過去，一般集成電路是將上億個晶體管微縮在一片芯片當(dāng)中，進行各種復(fù)雜的運算。其中，由于材料的物理限制，現(xiàn)行基板材料容易有耗電、膨脹、翹曲的問題。未來，通過采用玻璃基板，藉由將硅光子將芯片中的電信號 轉(zhuǎn)成光信號，進行光信號交換的傳導(dǎo)，如此將提升光電傳輸?shù)乃俣龋鉀Q目前電腦元件使用銅導(dǎo)線所遇到的信號耗損及熱量問題，如此被認(rèn)為是新一代半導(dǎo)體不可或缺的技術(shù)。
在此情況下，日前推出用于下一代先進封裝玻璃基板的英特爾則是表示，與現(xiàn)今的有機基板相比，玻璃獨特的超低平坦度、更佳的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性可以提高基板的互連密度。這些優(yōu)勢將使芯片架構(gòu)師能夠為人工智能(AI) 等數(shù)據(jù)密集型的工作創(chuàng)造高密度、高效能芯片封裝。英特爾預(yù)計在2026 至2030 年推出完整的玻璃基板解決方案，讓整個產(chǎn)業(yè)能夠在2030 年之后持續(xù)推進摩爾定律。
促使英特爾發(fā)展新一代玻璃基板的主因，在于到2030 年之前，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)很可能會達(dá)到使用有機材料在硅封裝上延展晶體管數(shù)量的極限。而且，有機材料不僅更耗電，并且有著膨脹與翹曲等限制，所以在半導(dǎo)體的進步和發(fā)展有賴于不斷延展，使得玻璃基板是下一代半導(dǎo)體確實可行且不可或缺的進展。而且，隨著對更強大運算的需求增加，以及半導(dǎo)體業(yè)進入在一個封裝中使用多個「小芯片」 （chiplets） 的異質(zhì)架構(gòu)時代，提升信號傳輸速度、功率傳輸、設(shè)計規(guī)則和封裝基板穩(wěn)定度將至關(guān)重要。
英特爾強調(diào)，而與現(xiàn)今使用的有機基板相比，玻璃基板具有卓越的機械、物理和光學(xué)特性，在單一封裝中可連接更多晶體管，并提高延展性之外，還能夠組裝更大的小芯片復(fù)合體（稱為「系統(tǒng)級封裝」）。也就是芯片架構(gòu)設(shè)計能減少以往電路布線，能夠在一個封裝上以更小的面積封裝更多的小芯片，同時以更高的彈性和更低的總體成本和功耗，達(dá)成效能和增加密度。然而，其玻璃基板的成本高昂，這使得玻璃基板預(yù)計未來將最先被導(dǎo)入效用最顯著的市場，也就是需要更大體積封裝，包括數(shù)據(jù)中心、AI、圖形處理、更高速度的應(yīng)用和工作產(chǎn)品上。
英特爾進一步指出，因為玻璃基板可以承受更高的溫度，使得圖案變形（pattern distortion） 降低50%，超低平坦度可加大微影制程的焦距深度，并且具有極其緊密的層間互連覆蓋所需的尺寸穩(wěn)定性。由于這些獨特的特性，玻璃基板上的互連密度可以提高10 倍。如此可以提供更好的功率傳輸解決方案，不僅大幅降低功耗且能實現(xiàn)所需的高速信號傳輸。而這些諸多優(yōu)勢，都將有助于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更接近2030 年在單一封裝納入1 萬億個晶體管的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞： 硅光子
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