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首顆“3D封裝”芯片誕生,集成600億晶體管,突破7nm工藝極限

臺積電作為晶圓代工龍頭企業,是全球最早量產7nm工藝的廠商,早在2018年4月就開始通過7nm工藝生產芯片,此後臺積電7nm工藝為全球數十家客戶服務,生產芯片超過10億顆。

在這個過程中,臺積電7nm工藝也讓客戶們獲利頗多,比如AMD就依靠臺積電的7nm工藝翻身了,還有聯發科這兩年推出的處理器穩定性也強了許多,甚至Intel都在找臺積電代工。

盡管現在臺積電5nm工藝已經實現大規模生產,但7nm工藝依然占據著不可忽視的地位,現在臺積電更是壹舉突破7nm工藝的極限,做出了壹款集成度超過600億顆晶體管的芯片。

日前,總部位於英國的AI芯片公司Graphcore發布了壹款IPU產品Bow,據官方介紹, 這顆Bow IPU與上代相比,性能提升40% ,能耗比提升了16%,電源效率也提升16%。

而臺積電就是Bow IPU的代工廠,但這顆IPU性能的全面提升,並非采用了更先進的制程,而是采用了和上壹代IPU相同的臺積電7nm工藝。

能夠有如此大的提升,則是因為這顆IPU 采用了3D WoW矽晶圓堆疊技術,從而實現了性能和能耗比的全面提升。

作為全球首款采用臺積電3D WoW技術的芯片,Bow IPU通過這次的變化,證明了 芯片性能的提升並不壹定要提升工藝,也可以升級封裝技術,向先進封裝轉移。

得益於臺積電3D WoW技術的加持, Bow IPU單個封裝中的晶體管數量也達到了前所未有的新高度,擁有超過600億個晶體管, 這是非常驚人的提升。

官方介紹稱,Bow IPU的變化是這顆芯片采用3D封裝,晶體管的規模有所增加,算力和吞吐量均得到提升,其具有350 TeraFLOPS的人工智能計算的性能,是上代的1.4倍,吞吐量從47.5TB提高到了65TB。

從這顆Bow IPU芯片的升級可以看出,過去我們理論認為芯片性能的提升很大程度上取決於工藝制程的進步,現在看來,其實也有新方向可以選擇。

隨著工藝制程的不斷升級,現在的技術已經越來越逼近物理極限了, 摩爾定律逐漸失效,業界不得不通過尋找新的技術方向去延續摩爾定律,而3D封裝正是被業界廣泛看好的方向。

其實對於中國本土的晶圓工藝來說,3D封裝也是正確的方向, 由於中國大陸在先進光刻機采購問題上存在短板,導致芯片性能存在壹定程度不足。

中芯國際雖然有能力攻克7nm工藝,但沒有先進光刻機壹切都是零,在這樣的背景下, 如果將3D封裝技術用在28nm和14nm工藝上,或許能夠有效提升性能和能耗比。