雖然英特爾正在努力使其主要制造工藝技術走上正軌，但它也把同樣多的時間和精力投入到了研究和開發芯片生態系統的其他部分，以及如何將其全部連接起來。在與英特爾工藝和產品團隊的會議上，英特爾確認了一些有關公司如何利用即將推出的高端顯卡產品推動新技術發展的細節。

　　深入了解英特爾的chiplet和封裝戰略

　　在上周同英特爾的會議中，我們采訪了英特爾處理和產品集成總監Ramune Nagisetty，討論了英特爾在chiplet和封裝技術方面的戰略。Ramune在英特爾工作了20多年，研究領域包括：65nm晶體管定義、英特爾技術戰略和可穿戴設備實驗室，最近還負責英特爾用于產品集成的chiplet戰略。Ramune關注的是chiplet和封裝本身的藝術，而不是它所涉及的具體技術，這是一次令人振奮的討論。

　　圍繞chiplet的故事將成為下一代半導體市場的基石，能夠為特定的任務提供更小的芯片，并將它們連接在一起。chiplet構成了英特爾目前Stratix 10 FPGA產品線的基礎，以及未來的英特爾Agilex，消費類產品Kaby Lake G，以及用于高速存儲器HBM chiplet產品的基礎。英特爾將會如何整合自己的chiplet？此外，英特爾確認正在努力將其AI產品組合遷移到chiplet形態，以及其他第三方IP，這些將是未來的重要戰略。然而，連接chiplet的藝術在于封裝。英特爾擁有自己的幾項技術。

　　EMIB、Foveros、Interposers：連接數據

　　英特爾的嵌入式芯片互連橋“EMIB”幾年來一直是一個熱門話題。由于某些高性能chiplet設計需要比傳統有機芯片封裝所能支持的多得多的高帶寬鏈接，因此需要更奇特的方法來建立這些密集的連接。這里的“蠻力”解決方案是silicon interposer，本質上是把芯片堆在一個傻大笨粗的裸片上，這個裸片僅用于連線。

　　然而，對于EMIB，英特爾并沒有使用full silicon interposer，而是在襯底上安裝了一個很小的嵌入式silicon connection，允許主芯片和輔助chiplet以高帶寬和短距離連接在一起。該技術目前在英特爾的FPGA中，將FPGA連接到內存或收發器或第三方IP，或用在Kaby Lake-G中，將Radeon GPU連接到on-package高帶寬內存。

　　英特爾還在其FPGA產品中使用了full interposers，將其用作將其大型FPGA芯片連接到高帶寬內存的更簡單、更快速的方式。英特爾表示，雖然大型interposers是全能的，但英特爾認為，EMIB設計比大型interposers便宜得多，而且提供了更好的信號完整性，允許更高的帶寬。在與英特爾的討論中，有人指出，大型interposers可能最適用于可以利用有源網絡的強大芯片，但是HBM在interposer上是多余的，最好通過EMIB使用。

　　與interposer技術類似，Foveros是一種芯片堆疊技術，允許不同芯片通過TSV（through silicon vias，chip-to-chip垂直連接的通孔）連接，這樣英特爾就可以將IO、內核和板載LLC/DRAM作為單獨的裸片制造，并將它們連接在一起。在這種情況下，英特爾將IO裸片（堆疊底部的裸片）視為一種“active interposer”，可以處理頂部裸片之間的路由數據。最終，多裸片策略的重大挑戰在于所用裸片的熱約束（到目前為止，英特爾已經在12x12mm封裝中演示了1+4核心解決方案，稱為Lakefield），以及為TSV連接對齊已確認為良好的裸片。

　　論策略：英特爾的工程方法

　　英特爾顯然致力于其目前與FPGA相關的chiplet策略，將英特爾其他方面的技術（如AI）引入到平臺中，并開發EMIB等功能。Ramune明確表示，如果英特爾的客戶在FPGA上使用他們自己的第三方IP，他們要么自己提供具有EMIB功能的chiplet，要么與英特爾的代工業務合作來實現它們，隨后，封裝將完全在英特爾完成。雖然英特爾已向開放市場提供連接標準，但英特爾使用的特定EMIB技術被指定為產品差異化，因此客戶必須與英特爾合作才能在封裝產品中看到他們的IP。

　　當談到像Foveros這樣的芯片堆疊技術時，Ramune重申了正在開發的技術的一些關鍵領域，例如熱限制、裸片尺寸，以及高效堆疊。其中一個關鍵變化被描述為確保在堆疊裸片時使用已知的良好裸片（即已通過屈服測試的裸片），這需要在組裝之前進行裸片測試。英特爾之前的一些開發流程需要進行調整，以便為Foveros和Lakefield等產品以及未來的其他產品提供幫助。Ramune確實聲明，英特爾還沒有專門研究用于Foveros芯片的先進冷卻方法，但他確認，預計在未來幾年內，無論是在內部還是外部，都會在這一領域開展工作。

　　在討論未來的產品時，我們的談話中確實出現了一條批評意見。在去年12月的英特爾架構日上，我們可能錯過了這一點，但會上重申，英特爾將把EMIB和Foveros都引入到未來圖形驅動技術的設計中。正如人們可能想象的那樣，對于規模、熱性能、互連集成或與之相關的任何東西，都沒有提供進一步的評論，但很明顯，英特爾正在研究多芯片圖形驅動技術。有人可能會憤世嫉俗地表示英特爾今天已經在圖形驅動中使用EMIB和Foveros：Kaby G使用EMIB, Lakefield在Foveros上集成了Gen11核顯。然而，這是兩種不同的產品，我們從對話中得出的結論是，這兩種技術在未來都可能出現在同一種產品上。

　　這可以采取許多不同的形式。由EMIB連接到計算機芯片的中央控制芯片，使用Foveros增加每個控制芯片的板載緩存量。計算芯片可以被EMIB連接?？刂菩酒赡苄枰粋€中央DRAM存儲庫，無論是通過Foveros還是通過EMIB。這些技術就像用樂高積木制造一艘宇宙飛船，一個摩天輪，或者一個GPU。

　　將GPU拆分成chiplet并不是新概念，但它是一個難以想象的概念。圍繞GPU處理數據的關鍵領域之一是帶寬，另一個是延遲。在圖形驅動場景中，大家競相獲得較低的幀渲染時間，最好低于16.67毫秒，從而允許60 Hz的刷新率在每個刷新周期中插入一個完整的顯示幀。隨著可變刷新顯示的出現，這種情況有所改變，但是顯卡的主要市場（游戲玩家）嚴重依賴于其圖形驅動的快速刷新率和高幀率。對于多芯片模塊，制造商必須考慮數據從開始到結束在芯片之間必須執行的跳數——所需的數據是直接連接到計算芯片，還是必須從設計的另一端交叉？內存是直接堆疊，還是封裝內連接？對于不同的內存域，數據能否通過數學運算保持其并發性？是否存在中央管理芯片，或者每個計算chiplet管理它們自己的時序模式？與計算單元相比，每個chiplet設計有多少來自連接單元？

　　最終，如果這種設計能夠在性能、成本或功耗這三者的至少兩個方面有競爭力，那么這種設計才會勝出。我們已經知道，由于額外的連接性，多芯片環境通常需要比單片設計更高的功率預算，正如市場上的多芯片CPU選項所示，所以chiplet不得不利用較小的工藝節點來彌補這種缺點。幸運的是，chiplet更容易在小的工藝節點上制造，這使得它比大型整體設計節省了潛在的成本。性能取決于架構，既包括原始計算，也包括芯片之間的互連。

　　英偉達MCM GPU（來源ISC '17）

　　我們已經看到一些研究論文討論了多芯片圖形驅動解決方案的概念，例如英偉達的這個方案，你可以打賭，所有從事高性能圖形驅動和高性能計算的人都在關注它。鑒于計算平臺的限制比圖形驅動平臺更少，我們可能會首先看到多芯片解決方案。

　　我們討論的另一個要素是重申了英特爾首席工程官、技術、系統、架構和客戶集團總裁Murthy Renduchintala博士先前提出的意見。Ramune表示，芯片技術和封裝技術旨在與英特爾目前的制造流程異步運行。這里的最終目標是將技術應用于當前可用的流程，而不是固定開發并將開發綁定到單一節點策略。正如我們所看到的，英特爾的10nm開發已經取得了進展，這種產品和技術的分離將是英特爾未來的重要一步。

　　我們所知道的英特爾Xe GPU生產線

　　英特爾已經聲明，在其未來的Ice Lake消費級處理器與Sunny Cove微架構配合使用的Gen11核顯之后，我們將看到其Xe圖形驅動產品進入市場。Xe將從集成顯卡到企業計算加速，覆蓋整個消費級顯卡和游戲市場。

　　英特爾當時聲稱Xe系列將基于兩種不同的架構，其中一種稱為Arctic Sound，另一種尚未公開。我們的目標是為Xe創建一個平臺，將硬件、軟件、驅動程序、平臺和API都整合到一個任務中，英特爾稱之為“The Odyssey”。推出EMIB和Foveros技術作為Xe戰略的一部分似乎是英特爾計劃的重要組成部分，靜觀它的發展將是一件有趣的事情。

　　超越英特爾的核心技術

　　英特爾最近對圖形驅動技術的推動是眾所周知的。該公司聘請了來自AMD的Raja Koduri，來自Tesla的Jim Keller，來自AMD的Chris Hook，以及一些知名技術記者和AMD的GPU營銷經理，以幫助開發其獨立顯卡產品。就在幾天前，英特爾還沒有完成他們的招聘狂潮，聘請了GlobalFoundries的企業公關總監，協助其制造流程和封裝技術的公關。雖然10nm正在修復，但英特爾顯然正試圖吸引人們對其新產品領域和新功能的關注——我們在12月的英特爾技術峰會上看到了新的封裝技術和核心配置，以及最近的數據中心產品的發布會上的除了CPU之外的一系列企業產品。在英特爾開發chiplet策略和封裝實現的同時，我們應該期望專業知識能夠滲透到英特爾的產品組合中，幫助這些產品獲得優勢。Lakefield就是一個重要的例子，它在一個微型芯片中提供了Core、Atom和Gen 11功能，并且功耗不足7W，適用于小型器件。

　　圖：由Foveros構建的Lakefield

　　非常感謝Ramune Nagisetty和她的團隊上周的會議，以及對我們之前沒有接觸過的英特爾產品的一些見解。我很高興英特爾開始在這類新領域開辟更多的業務，并希望在未來可以繼續發展。