历史上的今天
返回首页

历史上的今天

今天是:2025年03月29日(星期六)

2021年03月29日 | 3D芯片堆栈技术在数据中心的应用前景

2021-03-29 来源:21IC

运算密度跟不上因特网流量增加速度,数据中心分析之数据量的成长速度前所未有;要解决这个问题,需要更大的内存带宽,而这是3D芯片堆栈技术展现其承诺的一个领域。

 

被甲骨文(Oracle)取消的一个微处理器开发项目,在传统制程微缩速度减缓的同时,让人窥见未来高阶芯片设计的一隅;该Sparc CPU设计提案的目标是采用仍在开发的芯片堆栈技术,取得越来越难透过半导体制程技术取得的优势。

 

在上述概念背后的研究人员,是甲骨文在今年初被裁撤的硬件部门之一员;但他的点子化为一家顾问公司而存活了下来,并且已经开始与美国硅谷的半导体业者进行合作。 甲骨文前任资深首席工程师、创办了一家三人新创公司ProPrincipia的Don Draper表示:「我看得越深,越觉得这是一条可以走的路。 」

 

Draper指出:「运算密度跟不上因特网流量增加速度,数据中心分析之数据量的成长速度前所未有;要解决这个问题,需要更大的内存带宽,而这是3D芯片堆栈技术展现其承诺的一个领域。 」

 

在一场去年底举行的研讨会上,Draper展示了现有的Sparc处理器如何能重新设计成两颗尺寸较小、相互堆栈的裸晶;其中一颗只有处理器核心与高速缓存(caches),另一个则是以N-1或N-2制程节点制造,以一半数据速率运作,乘载串行器-解串行器(serdes)等周边,以及L4高速缓存与芯片上网络──可降低成本与功耗。

 

Draper表示,新架构芯片的核心数量与L3高速缓存也能增加近一倍,特别是如果堆栈技术采用新兴的微流体冷却(microfluidic-cooling)技术:「在相同的技术节点,可以将性能提升两倍。 」

 

一颗大型CPU能被重新设计成两颗成本较低的芯片,并取得在功耗、性能方面的优势 

                                              image.png?imageView2/2/w/550

 

高风险却适用机器学习的设计提案

 

Draper并指出,新兴的芯片堆栈技术是将一个主处理器与一个加速器绑在一起、以因应内存密集任务例如机器学习应用的理想方案;而相反的,若采用芯片对芯片互连例如CCIX与OpenCAPI:「就像在用吸管吸汽水。 」 此外Draper也建议在后缘的裸晶采用整合式稳压器(integrated voltage regulator,IVR);他估计,采用相对较小的磁性电感(magnetic inductors),该IVR能节省功率以及电路板站为面积,并将芯片的数据传输速率提升到150MHz。

 

尽管如此,Draper坦承,这个他在甲骨文提出的设计提案,也就是在最顶级的M系列处理器采用芯片堆栈技术,是非常高风险且巨大的承诺;举例来说:「如果在(芯片堆栈)实作过程中出了任何问题,最顶端的裸晶可能就会无法使用。 」

 

该芯片堆栈采用内存堆栈使用的硅穿孔(TSV)技术,该结构是规律的,但对于高密度、不规则的逻辑芯片来说会很棘手;TSV在厚度上也相对较高,在周遭也需要有保留区域。 Draper声称,芯片堆栈的散热问题大部分可以被解决;具备高导热性的铜接口能轻易地将热从温度较高的顶部裸晶,透过散热片或是风扇从对温度较低的底部裸晶排出。

 

Sparc T2处理器重新设计为两颗中型尺寸芯片,能将功耗降低17.3%

 

image.png?imageView2/2/w/550

 

Xperi (编按:原为Tessera)旗下的Invensas,在室温晶圆/裸晶堆栈技术方面是领导者;其技术也是新创公司ProPrincipia创办人Don Draper认为微处理器设计工程师将会用到的。 Invensas的DRAM堆栈可望在2019年量产,接着是处理器、ASIC、GPU与FPGA等各种组件。

 

Invensas总裁Craig Mitchell表示:「我们现在的目标是与客户沟通,取得他们的晶圆片,因为每个人的制程与硅穿孔(TSV)技术都有点不太一样。 」

 

另一个障碍是避免晶圆切割时产生的微小颗粒污染;他指出:「我们正在取得良好的进展,能展现4层的DRAM堆栈;另外我们正以3D DRAM为出发点,因为这是一个大规模的市场,而且如果你能在DRAM领域证实技术,将技术转移到任何地方就会容易许多。 」

 

Invensas是为Sony等厂商采以6~14微米间距的晶圆对晶圆技术接合氧化物,来堆栈CMOS影像传感器而立足市场;在明年某个时候,Invensas预期能迈向下一步,提供能封装一组MEMS传感器的制程技术。

 

接下来Invensas则将提供新开发的裸晶等级直接结合互连(die-level Direct Bond Interconnect,DBI),以链接传感器与逻辑芯片;该技术已经授权给具备一座大型MEMS晶圆代工厂的Teledyne Dalsa。 最终Invensas的目标是让DBI互连能小于1微米,好将大型芯片转换成相互堆栈的小芯片数组。

 

Draper展示了类DBI芯片堆栈的横切面

 

image.png?imageView2/2/w/550

 

也有其他厂商准备进军此一领域,以较低成本的2.5D芯片堆栈技术,将裸晶并排在相对尺寸较大、较昂贵的硅中介层(interposer)上。

 

例如台积电(TSMC)在不久前宣布,正在开发一个新版本的晶圆级扇出式封装技术,名为整合式扇出封装(InFO),目前应用于手机应用处理器。 此外台积电也将扩展其2.5D CoWos制程,可在约1,500 mm2面积的基板上放最多8颗的HBM2 DRAM。

 

Mitchell表示,扩展的InFO技术之40微米I/O焊垫与65mm2基板,不会与Invensas采用DBI技术的更大、更高密度芯片堆栈直接竞争。 但市场研究机构Yole Developpement封装技术分析师Emilie Jolivet表示,最近联发科(Mediatek)宣布,将在一款数据中心应用之芯片使用InFO,显示该技术正在伸展触角。

 

不过Mitchell表示,DBI与InFO式两种完全不同的技术,后者是一种封装技术、将精细节点的芯片链接到较大节点的印刷电路板链路,而DBI则是采用精细链接的芯片对芯片互连。

 

举例来说,苹果(Apple)的A10应用处理器采用InFO技术,将220微米间距的裸晶接口,转接至印刷电路板的350微米接口;相反的,DBI正被测试应用DRAM之间40微米的触点,可望在未来能堆栈到8层高。

 

至于英特尔(Intel),则是开发了EMIB (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge)技术,一开始使用于大型FPGA链接外部的串行/解串器;Jolivet认为EMIB技术将改变市场局势,并扩大封装技术领域的战场。

 

而Mitcell则指出,EMIB也不会与DBI直接竞争,并质疑该技术能扩展到多大程度;他表示,DBI目前最大的竞争对手是热压接合(thermal compression)技术,但被限制在25微米以上的互连:「25微米看来是一道难以突破的障碍。 」

 

Yole Developpement表示,Apple在A10处理器采用的台积电InFO技术,可说是扇出式封装技术发展在去年的一个转折点;最近该机构有一篇报告指出,扇出封装的设备与材料可望取得40%的复合成长率。

推荐阅读

史海拾趣

福建国光公司的发展小趣事

对于具有锁定功能的物体检测报警电路,网友可能会有多种问题,以下是一些常见问题及其回答:

一、电路工作原理相关问题

  1. 问题:具有锁定功能的物体检测报警电路是如何工作的?
    回答:该电路通常包括光电检测部分、信号处理部分和报警输出部分。当有人或物体入侵到光电检测的空间时,光被遮挡,导致光敏晶体管截止,其集电极电压上升。这一变化被信号处理部分检测并转换为控制信号,使报警电路启动,发出声音或光等报警信号。同时,电路具有锁定功能,即一旦报警触发,需要特定操作(如断开开关)才能解除报警状态。

  2. 问题:锁定功能是如何实现的?
    回答:锁定功能通常通过记忆电路或状态保持电路实现。当报警信号被触发后,这部分电路会保持一个高电平或低电平状态,使报警信号持续输出,直到接收到解除报警的外部信号(如断开开关)。这种设计可以防止短暂的遮挡或误触发导致的短暂报警,提高系统的稳定性和可靠性。

二、电路设计与实现相关问题

  1. 问题:在设计具有锁定功能的物体检测报警电路时,需要考虑哪些因素?
    回答:设计时需要考虑的因素包括检测灵敏度、报警响应时间、误报率、功耗、成本以及与其他系统的兼容性等。此外,还需要考虑电路的稳定性、可靠性和安全性,确保在各种环境条件下都能正常工作。

  2. 问题:如何降低电路的误报率?
    回答:降低误报率的方法包括优化光电检测器的布局和参数设置,以减少外界光线的干扰;采用信号处理算法对检测信号进行滤波和去噪处理;以及设置合理的报警阈值等。此外,还可以通过增加确认机制(如二次检测)来进一步降低误报率。

三、电路应用与维护相关问题

  1. 问题:这种电路在哪些领域有应用?
    回答:具有锁定功能的物体检测报警电路在多个领域都有广泛应用,如安防监控、工业自动化、智能家居等。在安防监控领域,它可以用于入侵检测、门窗防护等场景;在工业自动化领域,可以用于生产线上的物料检测、机器人避障等场景;在智能家居领域,则可以用于门窗传感器、人体存在检测等场景。

  2. 问题:如何对电路进行日常维护和故障排查?
    回答:日常维护包括定期检查电路的连接是否牢固、光电检测器是否清洁无遮挡等。故障排查时,可以使用万用表等工具检测电路各部分的电压和电流是否正常,定位故障点。同时,也可以结合报警记录和监控视频等信息进行综合分析,以快速准确地判断故障原因并采取相应的解决措施。

以上是针对具有锁定功能的物体检测报警电路可能提出的问题及其回答。需要注意的是,由于电路的具体设计和实现方式可能因应用场景和需求的不同而有所差异,因此在实际应用中还需要根据具体情况进行调整和优化。

Hammond公司的发展小趣事

HALO Electronics公司的发展故事

故事一:初创与早期技术突破

HALO Electronics,全称HALO Electronics, Inc.,成立于1991年9月19日,总部位于美国德克萨斯州。公司自成立之初便专注于通信和功率磁性元件的设计与制造。在成立的早期,HALO便展现出了强大的技术创新能力。1993年,HALO推出了TnT™模块,这是首个具有成本效益的10base2模块,专为房地产敏感的薄网和背板应用设计,这一产品迅速在市场上获得了认可。紧接着,1994年,HALO又开发了一种专利的SMD变压器技术,为行业提供了更为强大的变压器解决方案,进一步巩固了其在磁性元件领域的地位。

故事二:与行业领先企业的合作

HALO Electronics的发展离不开与行业内领先企业的紧密合作。1995年,HALO与Maxim Integrated Products合作,共同开发了TGM-P3系列低成本PCMCIA变压器,这些变压器专为MAX253/845系列单片振荡器/功率驱动器设计,用于小型低成本DC/DC转换器。这一合作不仅提升了HALO产品的市场竞争力,也为其在高端应用领域的拓展奠定了坚实基础。

故事三:创新产品的持续推出

HALO Electronics一直致力于创新产品的研发与推出。1997年,公司推出了Quatra™系列首个四端口T1/E1磁性模块,这一产品是与Level One(Intel)共同开发的,提供了更高密度的T1/E1解决方案。随后,在1998年,HALO又创造了Ultra™系列变压器,这是当时最具成本效益和房地产效率的10/100base-TX变压器,其SOIC16封装成为了单端口快速以太网应用的行业标准。这些创新产品的推出,不断推动着HALO在电子行业的领先地位。

故事四:安全与效率并重的产品开发

HALO Electronics在产品开发过程中始终注重安全与效率。1999年,公司宣布了业界首个UL认可的4.5KV隔离变压器系列,这些变压器专为需要高度安全的以太网应用设计,满足了市场对高安全性产品的迫切需求。同年,HALO还推出了业界较小的双端口T1/E1变压器系列,进一步提升了产品的空间利用率和效率。这些举措不仅彰显了HALO在产品安全与效率方面的卓越追求,也为其赢得了更多客户的信赖和支持。

故事五:全球化布局与市场份额的扩大

随着业务的不断发展,HALO Electronics逐渐开始了全球化布局。公司在全球范围内建立了多个销售办事处和仓库,包括加州圣克拉拉、内华达州拉斯维加斯、香港和新加坡等地。同时,HALO还在北美、欧洲和亚洲的主要地区设立了卫星办公室,由区域经理负责开展工作。此外,HALO还在全球范围内拥有众多制造商代表和分销商,形成了完善的销售和服务网络。这些举措不仅提升了HALO的市场覆盖率和服务能力,也为其在全球范围内的市场份额扩大奠定了坚实基础。如今,HALO已成为电子行业中备受瞩目的磁性元件供应商之一。

广州基安彼(GMB)公司的发展小趣事

机顶盒,全称为数字视频变换盒,是现代家庭娱乐中不可或缺的重要设备。从广义上讲,机顶盒是指任何能与电视机连接的网络终端设备,它不仅是传统电视信号的接收与转换装置,更是连接电视与互联网的桥梁。

机顶盒的核心功能在于接收并处理来自各种传输介质的数字信号,包括有线电视、卫星广播、地面广播以及宽带网络等,然后将这些信号转换成电视机能够识别的视频和音频格式。这一过程涉及信号的接收、解码和显示三大环节,确保了用户能够享受到高清乃至超高清的电视节目。

随着技术的不断进步,机顶盒的功能日益丰富。除了基本的电视播放功能外,现代机顶盒还具备了网络交互能力,支持在线购物、浏览网页、观看网络视频、玩游戏等多种应用。此外,一些先进的机顶盒还集成了人工智能技术,实现了语音助手、智能推荐等便捷功能,极大地提升了用户体验。

总的来说,机顶盒作为家庭娱乐的重要组成部分,不仅丰富了人们的观看选择,还通过其强大的网络交互能力,为用户提供了更为广泛的内容和娱乐体验。随着技术的不断升级和市场需求的不断变化,机顶盒的未来发展将更加值得期待。

Hendon Semiconductors公司的发展小趣事

随着全球化进程的加速和国际贸易的不断发展,Hendon Semiconductors积极实施全球化战略,不断拓展国际市场。公司加强与国际客户的合作与交流,了解他们的需求和期望,并根据市场变化调整产品结构和市场策略。同时,Hendon Semiconductors还积极参与国际展会和技术交流活动,展示其最新的技术和产品成果,提升品牌知名度和影响力。通过一系列有效的市场拓展措施和全球化战略的实施,Hendon Semiconductors在国际市场上取得了显著的成绩和突破。

锋鸣电子(Fengming)公司的发展小趣事

福斯特(FIRST)公司在光伏封装材料领域取得了显著成就。自2003年公司前身杭州福斯特热熔胶膜有限公司成立以来,团队成功研发出EVA太阳能电池胶膜,正式进军光伏行业。此后,公司不断投入研发,扩大产能,光伏胶膜(EVA/POE胶膜)的设计产能已达10.51亿平米。至2020年,公司光伏胶膜销量达8.65亿平米,占据全球市场份额约55%-60%,大幅领先其他竞争对手。这一成就不仅巩固了福斯特在光伏胶膜市场的领导地位,还推动了整个行业的发展。

Fullywell Semiconductor Co Ltd公司的发展小趣事

面对市场需求的不断变化和技术的不断进步,Fullywell始终保持着对研发的重视和投入。在2020年,公司研发团队经过数年的努力,成功攻克了多项关键技术难题,推出了新一代的智能电源管理芯片。这款芯片在能效比、集成度和可靠性等方面均达到了行业领先水平,赢得了市场的广泛好评。Fullywell借此机会实现了产品的迭代升级,进一步巩固了其在电源管理芯片市场的领先地位。

问答坊 | AI 解惑

中嵌学院-嵌入式暑期就业培训班(真正保证100%就业)

中嵌学院-暑期就业直通车培训课-保证100%就业贺! 中嵌教育全新升级改版,强势推出”中嵌学院”专业品牌。中嵌学院联合各签约企业精心打造…….!暑期嵌入式就业培训特色课程,为你提供高质量的就业快速通道。中嵌学院向你郑重承诺保证: 1. ...…

查看全部问答>

寻找新鲜事物! 汽车电子新品、新技术

汽车电子新品、新技术 车身电子 1. 轮胎增强材料状态分析以及空洞共鸣预测新技术问世  https://bbs.eeworld.com.cn/thread-2259-1-43.html 2. 汽车行驶记录仪中USB HOST技术https://bbs.eeworld.com.cn/thread-2256-1-43.html 3. ...…

查看全部问答>

有了.NET Micro Framework , .NET Compact Framework 现在还有用吗?

有了.NET Micro Framework ,    .NET Compact Framework 现在还有用吗? …

查看全部问答>

没有安装声卡驱动下 如何读取声卡的信息??

没有安装声卡驱动下 如何读取声卡的信息?? 如HD-AUDIO设备的 那个HDAUDIO\\FUNC_01&VEN_10EC&DEV_0862&SUBSYS_10EC0862&REV_1000 这个ID怎么读取呀…

查看全部问答>

我想编一个软件,又obj文件生成Intel hex文件,怎么弄?obj到hex转换是咋弄的?

我想编一个软件,又obj文件生成Intel hex文件,怎么弄?obj到hex转换是咋弄的? …

查看全部问答>

【我给xilinx资源中心做贡献】SDI应用

SDI应用spartan6实现的三种速率的SDI: 几乎是step by step,非常好的资料…

查看全部问答>

【我给xilinx资源中心做贡献】实现基于CPLD的CCD采集系统设计源码

实现基于CPLD的CCD采集系统设计源码这个写的真不错…

查看全部问答>

FPGA和单片机通信问题

大家都知道,一般FPCA是3.3V供电,而单片机是5V供电要想实现他们之间的通信,怎么解决他们之间的压差呢?忘了解的高手们给以指点,咱们也讨论讨论自己都是怎么解决的。…

查看全部问答>

FFT_IP核函数的使用---V2.1.0IP核说明

一.           V2.1.0版本的基本性能特点:  (1)   采用基-4算法和基-4/2混合基算法;采用频域抽取方式(DIF)的FFT算法;  (2)   输入数据采用定点方式输入(输入 ...…

查看全部问答>

怎么烧写到ADSP-21489中

帮助朋友问一下,使用sigmastudio建立了一个工程,怎么将这个工程烧写到ADSP-21489中,并且断电重启后该工程的代码不至于丢失?感谢大家的帮助\0\0\0eeworldpostqq…

查看全部问答>