Электронная сборка, содержащая несколько интегральных схем, которая ведет себя как единое целое.
Керамический многокристальный модуль, содержащий четыре кристалла процессора POWER5 (в центре) и четыре кристалла кэш-памяти L3 объемом 36 МБ (периферия)
Многокристальный модуль ( MCM ) — это, в общем, электронная сборка (например, корпус с несколькими выводами проводников или «штырьками» ), в которой интегрированы несколько интегральных схем (ИС или «чипов»), полупроводниковых кристаллов и/или других дискретных компонентов, обычно на унифицированной подложке, так что при использовании с ней можно обращаться так, как если бы это была более крупная ИС. [1] Другие термины для упаковки MCM включают «гетерогенную интеграцию» или « гибридную интегральную схему ». [2] Преимущество использования упаковки MCM заключается в том, что она позволяет производителю использовать несколько компонентов для модульности и/или повышения выхода годных по сравнению с традиционным подходом к монолитным ИС.
Модуль Flip Chip Multi-Chip ( FCMCM ) — это многочиповый модуль, использующий технологию Flip Chip . FCMCM может иметь один большой кристалл и несколько меньших кристаллов на одном модуле. [3]
Обзор
Многочиповые модули выпускаются в различных формах в зависимости от сложности и философии разработки их разработчиков. Они могут варьироваться от использования предварительно упакованных ИС на небольшой печатной плате (PCB), предназначенной для имитации отпечатка корпуса существующего корпуса чипа, до полностью индивидуальных корпусов чипов, интегрирующих множество кристаллов чипа на подложке с высокой плотностью соединений (HDI). Окончательно собранная подложка MCM может быть выполнена одним из следующих способов:
Подложка представляет собой многослойную ламинированную печатную плату (ПП), подобную той, что используется в процессорах AMD Zen 2 .
Микросхемы наносятся на базовую подложку с использованием тонкопленочной технологии.
Микросхемы, входящие в состав пакета MCM, могут быть:
Микросхемы, которые могут выполнять большинство, если не все, функций компонента компьютера, например, ЦП. Примерами этого являются реализации IBM POWER5 и Intel Core 2 Quad . Для сборки конечного продукта используется несколько копий одной и той же микросхемы. В случае POWER5 для сборки конечного пакета используются несколько процессоров POWER5 и их связанный кэш L3 вне кристалла. С Core 2 Quad фактически два кристалла Core 2 Duo были упакованы вместе.
Микросхемы, которые выполняют только некоторые функции, или «Блоки интеллектуальной собственности» («Блоки IP»), компонента в компьютере. Они известны как чиплеты . [4] [5] Примером этого являются микросхемы обработки и микросхемы ввода-вывода процессоров AMD на базе Zen 2 .
Интерпозер соединяет ИС. Он часто либо органический (ламинированная печатная плата, содержащая углерод, следовательно, органический ), либо сделан из кремния (как в High Bandwidth Memory ). [6] Каждый из них имеет свои преимущества и ограничения. Использование интерпозеров для соединения нескольких ИС вместо соединения нескольких монолитных ИС в отдельных корпусах снижает мощность, необходимую для передачи сигналов между ИС, увеличивает количество каналов передачи и уменьшает задержки, вызванные сопротивлением и емкостью (задержки RC). [7] Однако связь между чиплетами потребляет больше энергии и имеет большую задержку, чем компоненты внутри монолитных ИС. [8]
Относительно новой разработкой в технологии MCM является так называемый корпус «chip-stack». [9] Некоторые ИС, в частности память, имеют очень похожие или идентичные выводы при многократном использовании в системах. Тщательно спроектированная подложка может позволить этим кристаллам быть сложены в вертикальной конфигурации, делая результирующий след MCM намного меньше (хотя и за счет более толстого или более высокого кристалла). Поскольку площадь чаще всего имеет первостепенное значение в конструкциях миниатюрной электроники, кристалл-стек является привлекательным вариантом во многих приложениях, таких как сотовые телефоны и персональные цифровые помощники (PDA). С использованием 3D-интегральной схемы и процесса утончения можно сложить до десяти кристаллов, чтобы создать карту памяти SD большой емкости. [10] Этот метод также может использоваться для памяти с высокой пропускной способностью .
Возможным способом повышения производительности передачи данных в стеке чипа является использование беспроводных сетей на чипе (WiNoC). [11]
Wii U Espresso от Nintendo (микропроцессор) имеет центральный процессор, графический процессор и встроенную видеопамять (интегрированную в графический процессор) на одном MCM. [14]
Флэш-память и оперативная память объединены в PoP от Micron
Решения Samsung MCP, объединяющие мобильную память DRAM и NAND . [16] [17] [18]
Процессоры AMD Ryzen Threadripper и Epyc на базе архитектуры Zen или Zen+ представляют собой MCM из двух или четырех чипов [19] ( Ryzen на базе Zen или Zen+ не являются MCM и состоят из одного чипа)
Графические процессоры AMD Instinct серии MI на базе архитектуры CDNA 2 представляют собой MCM-системы из одного или двух графических вычислительных кристаллов (GCD).
Графические процессоры AMD Radeon RX серии 7000 на базе архитектуры RDNA 3 представляют собой MCM-чипы с одним GCD и до шести кристаллов кэш-памяти (MCD).
^ Tummala, Rao (июль 2006 г.). "SoC против MCM против SiP против SoP". Solid State Technology . Архивировано из оригинала 2013-10-20 . Получено 04.08.2015 .
^ Дон Скансен, EE Times «Чиплеты: краткая история». Получено 26 апреля 2021 г.
^ Доктор Ян Катресс, AnandTech «Intel переходит на чиплеты: «Клиент 2.0» для 7 нм»
↑ Джон Уоррел (15 апреля 2012 г.). «Intel переходит на многокристальные модули для настольных ПК (MCM) с 14-нм Broadwell». Fudzilla .
^ Ричард Чиргвин, The Register. «Поставщики памяти наращивают стандарт стекирования «3D»». 2 апреля 2013 г. 5 февраля 2016 г.
^ Слюсарь В.И., Слюсарь Д.В. Пирамидальное проектирование массива наноантенн. // VIII Международная конференция по теории и технике антенн (ICATT'11). - Киев, Украина. - Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт». - 20–23 сентября 2011 г. - С. 140 - 142. [1]
^ Гошал, У.; Ван Дузер, Т. (1992). «Высокопроизводительные схемы соединений MCM и флюксоэлектроника». Труды 1992 IEEE Multi-Chip Module Conference MCMC-92 . С. 175–178. doi :10.1109/MCMC.1992.201478. ISBN0-8186-2725-5. S2CID 109329843.
^ Бернс, М. Дж.; Чар, К.; Коул, Б. Ф.; Руби, В. С.; Сахтьен, С. А. (1993). «Многокристальный модуль с использованием многослойных межсоединений YBa2Cu3O7−δ». Applied Physics Letters . 62 (12): 1435–1437. Bibcode : 1993ApPhL..62.1435B. doi : 10.1063/1.108652.
^ Сатору Ивата, Ивата спрашивает. «Изменения на телевидении». Получено 4 августа 2015 г.
^ Шимпи, Ананд Лал. «VIA QuadCore: Nano становится больше». www.anandtech.com . Получено 10 апреля 2020 г.
