“芯片奥林匹克”台积电炫技！新一代封装技术提升AI芯片性能

在2月18日-22日召开的ISSCC 2024上，台积电又带来了一项新技术。

ISSCC全称为International Solid-State Circuits Conference（国际固态电路会议），是学术界和工业界公认的全球集成电路设计领域最高级别会议，更被看作集成电路设计领域的“芯片奥林匹克大会”。

在今年这场大会上，台积电向外界介绍了用于高性能计算与AI芯片的全新一代封装技术，在已有的3D封装基础上，又整合了硅光子技术，以改善互联效果、降低功耗。

据台积电业务开发资深副总裁张晓强介绍，这项技术旨在帮助封装更多HBM与Chiplet小芯片，进而提升AI芯片的性能。

就目前情况而言，若想增加更多的HBM与Chiplet小芯片，就必须增加更多零部件与IC载板，可能导致连接与能耗方面出现问题——因此便需要硅光子技术。

台积电的这一封装技术，通过硅光子技术，使用光纤替代传统I/O电路传输数据。不仅如此，在该封装架构中，异构芯片堆叠在基础芯片顶部，并使用混合键合技术，以最大限度地提高I/O性能。

图|新一代用于高性能计算与AI芯片封装技术平台

图|目前用于高性能计算与AI芯片封装技术平台
在新一代封装技术平台示意图中，还出现了CPO。张晓强指出，硅光子是CPO的最佳选择。

此外张晓强表示，当今最先进的芯片可容纳多达1000亿个晶体管，但有了先进3D封装技术，可以扩展至单颗芯片包含1万亿个晶体管。

台积电并未透露新一代封装技术的具体商业化时间。

但值得注意的是，去年以来，台积电已频频传出布局硅光及CPO的动向。

2023年9月曾有消息称，台积电正与博通、英伟达等大客户联手开发硅光及CPO光学元件等新品，最快2024年下半年开始迎来大单，2025年有望迈入放量产出阶段。

彼时业内人士透露，台积电未来有望将硅光技术导入CPU、GPU等运算制程当中，内部的电子传输线路更改为光传输，计算能力将是现有处理器的数十倍起跳。

而台积电副总裁之前曾公开表示，如果能提供一个良好的“硅光整合系统”，就能解决能耗与AI运算能力两大关键问题，“这会是一个新的典范转移。我们可能处于一个新时代的开端。”

业内分析称，高速资料传输目前仍采用可插拔光学元件，随着传输速度快速进展并进入800G时代、未来更将迎来1.6T至3.2T等更高传输速率，功率损耗及散热管理问题将会是最大难题。而半导体业界推出的解决方案，便是将硅光子光学元件及交换器ASIC，通过CPO封装技术整合为单一模组，此方案已开始获得微软、Meta等大厂认证并采用在新一代网路架构。

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