硅光芯片的“黄金时代”(硅光技术,摩尔定律的新解药)

时间:2022-09-20 14:35:30 来源:互联网112作者:yyy

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 随着台积电2nm计划逐渐清晰。关于先进工艺的多方混战似乎提前结束,但这家半导体巨头的雄心壮志似乎远远不止于此——在先进包装领域,台积电也经常采取行动。

 近日,据台湾媒体《电子时代》报道,台积电深度参与了由英伟达牵头的一个研发项目,该项目将使用台积电COUPE(紧凑型通用光子发动机)封装技术,将多个AIGPU组合成一块GPU。单看项目本身,似乎和年初一样Chiplet概念是相似的,但整个报告指向了另一种技术——硅光子(SiPH)。

 此外,文章还提到,英伟达和台积电的R&D项目将持续数年,直到硅光子生态系统成熟。为什么两家半导体巨头同时看好硅光子赛道?这项新技术将给包装领域带来哪些变化?

硅光芯片的“黄金时代”(硅光技术,摩尔定律的新解药)

 台积电的新封装技术帮助英伟达

 大多数人都听说过台积电强大的芯片制造能力。事实上,台积电在包装领域的布局并不逊色。

 自2012年以来,台积电作为领先的晶圆代工企业,已经开始在包装领域进行布局,在此之下CoWoS技术(2.5D)后续的衍生版本应用于英伟达Pascal,Volta系列,AMDVega以及英特尔SpringCrest芯片产品。另外,台积电推出的InFO(2D/2.5D),SoIC(3D)同样的封装技术,也吸引了大量的顾客。

 为了让客户根据自己的需求选择合适的包装技术,台积电在2020年第26届技术研讨会上正式整合了上述包装技术“TSMC-3DFabric”平台。当时,平台已经被引入Chiplet等新概念,为后续新技术的推出奠定了基础。

 台积电在2021年9月“3DFabric”合作的基础上启动“主角”——COUPE(compactuniversalphotonicengine)异构集成技术。

 简单地说,该技术是将光学发动机和各种计算/控制装置集成在同一密封的装载板或中间装置上,使部件之间的距离更近,提高带宽和功率效率,并减少电耦合损耗。

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 使用相同的功率COUPE包装技术的芯片将大大提高功耗和速度,足以应对网络流量的爆炸式增长。

 不难看出,COUPE包装技术最大的特点是降低功耗,提高带宽。

 对于GPU一般来说,增加计算能力的成本是功耗的增加。根据英伟达今年推出的H100为例,一块PCIe5.0版本的显卡功耗达到了前所未有的700W,相比A100多了整整300W。要构建一套完整的超级计算系统,那么整个计算中心的功耗控制就更加难以想象。

 在这样的背景下,既然COUPE封装技术可以有效减少GPU英伟达没有理由不尝试这项新技术。

 摩尔定律的新解药硅光技术?

 事实上,硅光技术并不是什么新鲜事。早在20世纪80年代,国外就开始研究硅光技术,硅光产品已被许多制造商生产和应用。例如,英特尔、格芯和英特尔收购的以色列晶圆厂塔都推出了自己的硅光工艺平台。

 然而,从整体市场来看,硅光产品一直处于不温不火的状态,这让很多人误以为“硅光芯片”这是近几年才出现的新事物。

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 首先,硅光产品需要考虑相对较高的成本。由于大量的光学设备,硅光学设备需要使用各种材料,硅光学产品在缺乏大规模需求的情况下成为一种“价格高,性价比低”产品。同时,设备的性能和良品率也难以保证。

 其次,硅光芯片在各个环节缺乏标准化方案。例如,在设计过程中,硅光产品仍然需要特殊用途EDA工具(硅光设计工具PDA)设计;在制造和包装方面,台积电、三星等大型晶圆代工厂不提供硅光工艺晶圆代工服务。即使它已经推出COUPE台积电技术,将在短时间内专注于封装方案,很难为硅光芯片提供生产能力。

 最后,从不同厂家的思路来看,他们对硅光产品的理解也是不同的。

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