臺積電考慮推出大規(guī)模 1000W 級多芯片處理器，其性能是標(biāo)準(zhǔn)型號的 40 倍

您可能經(jīng)常認(rèn)為處理器相對較小，但 TSMC 正在開發(fā)其 CoWoS 技術(shù)的一個版本，使其合作伙伴能夠構(gòu)建 9.5 個標(biāo)線大小 （7,885 mm^2） 的多小芯片組件，并將依賴于 120×150 mm 的基板 （18,000 mm^2），這比 CD 盒的尺寸略大。臺積電聲稱這些龐然大物可以提供高達(dá)標(biāo)準(zhǔn)處理器 40 倍的性能。

幾乎所有現(xiàn)代高性能數(shù)據(jù)中心級處理器都使用多芯片設(shè)計，隨著性能需求的提高，開發(fā)人員希望將更多的芯片集成到他們的產(chǎn)品中。

為了滿足需求，臺積電正在增強(qiáng)其封裝能力，以支持用于高性能計算和 AI 應(yīng)用的更大芯片組件。在北美技術(shù)研討會上，臺積電公布了其新的 3DFabric 路線圖，該路線圖旨在將中介層尺寸擴(kuò)展到遠(yuǎn)超當(dāng)前限制的程度。

從大到更大

目前，TSMC CoWoS 提供的芯片封裝解決方案可實現(xiàn)高達(dá) 2831 mm^2 的中介層尺寸，這大約是該公司的標(biāo)線（光掩模）尺寸限制（根據(jù) EUV 標(biāo)準(zhǔn) 858 mm^2，TSMC 使用 830 mm^2）的 3.3 倍。AMD 的 Instinct MI300X 加速器和 Nvidia 的 B200 GPU 等產(chǎn)品已經(jīng)利用了這種容量，這些產(chǎn)品將兩個用于計算的大型邏輯小芯片與八個 HBM3 或 HBM3E 內(nèi)存堆棧相結(jié)合。但這對于未來的應(yīng)用來說還不夠。

（圖片來源：臺積電）

有時明年或稍晚，臺積電計劃推出其下一代 CoWoS-L 封裝技術(shù)，該技術(shù)將支持尺寸高達(dá) 4,719 mm^2 的中介層，大約是標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)線面積的 5.5 倍。該封裝最多可容納 12 個高帶寬內(nèi)存堆棧，并且需要更大的基板，尺寸為 100×100 mm （10,000 mm^2）。該公司預(yù)計，基于這一代封裝構(gòu)建的解決方案將提供當(dāng)前設(shè)計的三倍半以上的計算性能。雖然這種解決方案對于具有 12 個 HBM4 堆棧的 Nvidia Rubin GPU 來說可能就足夠了，但提供更多計算能力的處理器將需要更多的芯片。

展望未來，臺積電打算更積極地擴(kuò)展這種封裝方法。該公司計劃提供面積高達(dá) 7,885 mm^2 的中介層，大約是光掩模極限的 9.5 倍，安裝在 120×150 mm 的基板上（就上下文而言，標(biāo)準(zhǔn) CD 珠寶盒的尺寸約為 142×125 mm）。

這比臺積電去年在 120×120mm 基板上的 8 倍掩模大小的多小芯片組件有所增加，這種增加可能反映了代工廠客戶的要求。這種封裝預(yù)計將支持 4 個 3D 堆疊系統(tǒng)集成芯片（SoIC，例如，堆疊在 N3 邏輯芯片上的 N2/A16 芯片）、12 個 HBM4 內(nèi)存堆棧和額外的輸入/輸出芯片（I/O 芯片）。

（圖片來源：臺積電）

但是，TSMC 的客戶要求極致性能并愿意為此付費。對于他們，TSMC 提供了晶圓上系統(tǒng) （SoW-X） 技術(shù)，可實現(xiàn)晶圓級集成。目前，只有 Cerebras 和 Tesla 的 WFE 和用于 AI 的 Dojo 處理器使用晶圓級集成，但臺積電相信，除了這兩家公司之外，還會有具有相似要求的客戶。