Nel raccontarvi come vengono creati e dove vengono assemblati e testati i chip, abbiamo tralasciato un aspetto fondamentale: il packaging. E no, non si tratta della “scatola” in cui viene spedito il processore, ma di quella parte che “unisce” i circuiti che compongono il processore. Sappiamo che non ne esiste uno che vada bene per tutte le CPU, ma perché è così importante? Ve lo spieghiamo in questo articolo, in cui cercheremo di capire anche cos’è l’advanced packaging di cui tanto si parla negli ultimi anni.
Intel è una delle aziende che più si è data da fare nello sviluppo di queste tecnologie, sfruttando negli ultimi anni la propria filiera e gli Intel Foundry Services e rimanendo al passo, o superando, alcuni dei concorrenti più grandi. Mark Gardner, Senior Director di Foundry Advanced Packaging presso IFS, ha dichiarato in passato che "i clienti di Foundry ci dicono che siamo un'azienda tecnologica affidabile che vanta una comprovata esperienza sia nel packaging standard che in quello avanzato. E poiché abbiamo una tale portata, abbiamo una capacità e un'impronta geografica che ci rendono molto più diversificati rispetto ad alcuni dei fornitori con cui lavorano oggi".
A cosa serve il packaging?
Il packaging svolge un ruolo fondamentale sia nella protezione che nelle prestazioni dei chip, oltre ovviamente a fungere da collegamento tra il die e la scheda madre. Questo “involucro” fa da barriera protettiva contro danni fisici, umidità, polvere e altre contaminazioni ambientali che potrebbero danneggiare il die e intaccare il suo funzionamento: i chip sono estremamente vulnerabili, motivo per il quale un packaging robusto è fondamentale. Fa anche da protezione termica, dissipando il calore generato e prevenendo problemi legati al surriscaldamento.
Il design del packaging può influenzare significativamente anche le prestazioni dei chip. Ad esempio, un packaging ottimizzato può migliorare l'efficienza energetica, riducendo la resistenza elettrica e migliorando la dissipazione del calore. Inoltre, il packaging può fornire connessioni elettriche affidabili tra il chip e altri componenti del circuito, garantendo una trasmissione efficiente dei segnali e riducendo il ritardo nei tempi di risposta. Un packaging ben progettato può anche ridurre le interferenze elettromagnetiche e ottimizzare le caratteristiche di trasmissione del segnale, migliorando così le prestazioni complessive del sistema.
Da non sottovalutare poi l’importanza del packaging anche per quel che riguarda stabilità e longevità del chip. Un packaging di qualità è fondamentale per ridurre al minimo i rischi di guasti prematuri e malfunzionamenti, garantendo così la durata nel tempo del processore.
Infine, il packaging svolge un ruolo fondamentale nella miniaturizzazione, elemento centrale dei chip moderni, consentendo la creazione di dispositivi più piccoli e leggeri senza compromettere le prestazioni. Ed è proprio qui che entra in gioco il packaging avanzato.
Che cos’è l’advanced packaging?
L’advanced packaging, o packaging avanzato, impiega tecniche avanzate come l’impilamento 3D dei chip e l’integrazione di componenti passivi e attivi all'interno dello stesso package, consentendo una maggiore densità di componenti e una maggiore funzionalità in spazi ridotti.
Intel è una delle aziende più innovative nell’ambito del packaging, grazie a tecnologie come EMIB (embedded multi-die interconnect bridge) e Foveros, che permettono rispettivamente di collegare fianco a fianco più chip in un package o di impilarli uno sopra l’altro.
EMIB è stata introdotta nel 2017 come la prima tecnologia di packaging 2.5D, mentre Foveros è una soluzione di packaging 3D a livello wafer che viene usata anche nei più recenti processori Intel Meteor Lake, caratterizzata da un bump pitch di soli 36 micron e dalla possibilità di interconnettere due die attivi.
Foveros permette anche di semplificare la creazione di SKU, grazie a una maggior personalizzazione e a un time-to-market più rapido, oltre ad assicurare una resa produttiva maggiore dai wafer delle tile più piccole (circa il 10% in più per wafer) e a offrire la possibilità di creare form factor ridotti.
Cosa riserva il futuro
È chiaro che il packaging avanzato offra tantissimi vantaggi e che le tecnologie di Intel, leader in questo settore, siano essenziali per perseguire la legge di Moore. L’azienda ha un obiettivo: arrivare a 1 trilione di transistor in un package entro il 2030, per raggiungerlo sono essenziali innovazioni tecnologiche come queste. Cosa ci sarà in futuro? Intel è al lavoro su Foveros Omni, che offre una flessibilità senza limiti grazie alla disaggregazione del die, che permetterà di mescolare più Tile del top die con più Tile base, non importa se prodotte con processi produttivi differenti.
Complementare a Foveros Omni c’è Foveros Direct, che introduce una connessione diretta rame-rame per interconnessioni a bassa resistenza. Permette anche di avere un bump pitch inferiore ai 10 micron, che consente di incrementare moltissimo la densità e apre a nuove possibilità per il partizionamento del die, aprendo a concept fino ad ora impossibili.