今年ISSCC的議題涵蓋毫米波、機器學習、量子等熱門關鍵技術。

摩爾定律逼近極限以及越來越昂貴的先進半導體制程工藝，讓整個芯片產業都面臨困境。此前，業界通過將多個功能集成到單一芯片中來滿足需求，比如手機SoC。但是，SoC集成的復雜度和成本越來越高，讓這種方式面臨挑戰。

在這樣的背景下，有一些先進的處理器通過先進的封裝和高帶寬連接技術，將不同的小芯片（Chiplet）封裝成一顆芯片，讓芯片性能夠持續增加的同時保持成本的可控性，英特爾和AMD就是這種技術的重要推動力。

在ISSCC 2020上，英特爾在2月18日的SESSION 8中介紹了10nm與22FFL混合封裝的Lakefield處理器，采用的是英特爾的Foveros 3D封裝技術，封裝尺寸為12 X 12 X 1毫米。Lakefield作為英特爾首款采用了Foveros技術的產品，能夠在指甲大小的封裝中取得性能、能效的優化平衡。

圖1：Foveros 3D封裝技術，來源英特爾。

Foveros封裝技術改變了以往將不同IP模塊放置在同一2D平面上的做法，改為3D立體式堆疊。做個類比，傳統的方式是將芯片設計為一張煎餅，而新的設計則是將芯片設計成1毫米厚的夾心蛋糕。這樣可以提升靈活性，并且不需要整個芯片都采用最先進的工藝，成本也可以更低。

AMD大獲成功的Epyc同樣使用類似的思路，在此次的ISSCC上，AMD在SESSION 2中介紹了使用小芯片架構的高性能服務器產品及性價比的優勢。

兩者的不同點在于，Epyc使用的是2.5D架構的封裝，英特爾使用的是3D堆疊封裝。

在ISSCC 2020會議上，法國公司Leti也發表了一篇論文，介紹了他們使用3D堆棧、有源中介層等技術制造的96核芯片。

根據他們的論文，這個96核芯片有6組CPU單元組成，每組有16個核心，不過Leti沒提到CPU內核使用的是ARM還是RISC-V，亦或者是其他，但肯定會是低功耗小核心，使用的也是28nm FD-SOI工藝。

CEA-Leti的科學主管Pascal Vivet表示，如果要允許不同技術的多個小芯片供應商集成到系統中，有源插入器是小芯片技術的最佳選擇。

“如果要將接口不兼容的A供應商的小芯片與供應商B的小芯片集成在一起，需要一種將它們‘粘合’在一起的方法。” Pascal Vivet 說，“并且將它們‘粘合’在一起的唯一方法是使用插入器中的有源電路。”

這6組CPU核心使用了3D堆棧技術面對面配置，通過20um微凸點連接到有源中介層上，后者又是通過65nm工藝制造的TSV（硅通孔）技術連接。

在這個96核芯片上，除了CPU及TSV、中介層之外，還集成了調壓模塊、彈性拓撲總線、3D插件、內存-IO主控及物理層等。

據悉，該系統每平方毫米的傳輸速率可以達到3 TB/s，延遲僅為0.6納秒。

圖：CEA-Leti 96核芯片

總之，這款96核芯片集成了大量不同工藝、不同用途的核心，電壓管理、IO等外圍單元也集成進來了，是異構芯片的一次重要突破。

通過靈活高效、可擴展的緩存一致性架構，這個芯片最終可能擴展到512核，在高性能計算及其他領域有望得到推廣應用。