Intel Foundry說明EMIB、Foveros等先進封裝技術，帶來更具彈性與價格優勢的半導體封裝

Intel Foundry於先進封裝策略線上說明會中解說EMIB 2.5D、EMIB 3.5D、Foveros 2.5D / 3D、Foveros Direct 3D等多種先進封裝技術之特色與優勢，滿足AI時代的高階晶片需求。

先進封裝帶來設計彈性

Intel Foundry（英特爾晶圓代工）於先進封裝策略線上說明會中解釋多種不同封裝技術的差異，並邀請Intel Foundry先進封裝副總裁Mark Gardener以及架構、設計暨技術解決方案副總裁Lalitha Immaneni說明如何透過封裝技術滿足AI時代下的靈活設計和產品開發需求。

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Mark Gardener說明晶片的封裝發展過程中，系統單晶片（System on Chip）將多種不同功能的元件或區塊放在單一晶片上，雖然能提供多種功能，但是功耗上限與資流量受到較大限制，且整顆晶片需要使用單一製程一次生產。

而小晶片技術（System of Chips、Chiplet）則能將多個不同製程甚至不同晶圓廠生產的小晶片或裸晶（Die）封裝為單一實體晶片，不但能夠帶來更高的設計與成本控管彈性，也具有較高的功耗上限與資流量，適合功能日益複雜的AI運算之GPU（圖型處理器）或加速器晶片。

▲ 先進封裝技術能將多種小晶片或裸晶封裝為單一實體晶片，有助於打造功能更複雜的晶片。

▲ 透過EMIB 3.5D封裝整合5種不同製程節點47個小晶片的Data Center GPU Max系列SoC為Intel Foundry的技術結晶。

EMIB與Foveros 技術分析

EMIB為Embedded Multi-die Interconnect Bridge（嵌入式多裸晶互連橋接）之縮寫，EMIB 2.5D封裝技術能讓多個小晶片在同一平面上「左右擺放」，並透過封裝基板（Substrate）的嵌入式矽晶橋接器相互連接，並封裝為單一晶片，適用於邏輯晶片之間互連或邏輯晶片與高頻寬記憶體（HBM）互連，以高效能、低成本的方式連接多個小晶片。例如2017年推出整合Intel處理器核心與AMD Radeon RX Vega M GL內建顯示晶片的Kaby Lake G系列處理器就是使用EMIB 2.5D封裝。

Foveros 2.5D與3D則是業界首款3D堆疊解決方案，能將多個裸晶或模塊以「上下堆疊」方式連接到基底裸晶（Base Die），由基底裸晶提供互連，然後封裝為單一晶片。例如代號為Lakefield的Core i5-L16G7等處理器，以及代號為Meteor Lake的1系列Core Ultra處理器都是採用這項技術。

EMIB 3.5D進一步在EMIB 2.5D的基礎導入Foveros的立體空間「上下堆疊」的特色，能夠支援靈活整合多種晶片的異質系統，打造功能更複雜的晶片。例如代號為Ponte Vecchio的Data Center GPU Max系列SoC透過EMIB 3.5D封裝整合5種不同製程節點47個小晶片與模塊（Tile），整顆晶片總共有超過1000億個電晶體。

Foveros Direct 3D則是使用銅線間距更小的Cu-to-Cu鍵結（第1代銅線間距為9 um，第2代將縮小為3 um），將個別小晶片的銅線以熱壓縮方式與晶圓連接，或是直接讓整個晶圓彼此堆疊連接，能夠提高接點密度，進而提高小晶片之間互連的頻寬。預計於2026年上半推出代號為Clearwater Forest的第7代Xeon可擴充處理器首度採用。

▲ Intel表示由2017年Kaby Lake G系列處理器採用的EMIB 2.5D封裝進入先進封裝世代。

▲ Intel Foundry提供多種不同先進封裝技術。

▲ EMIB 2.5D封裝技術能讓多個小晶片在同一平面上「左右擺放」，並透過封裝基板的嵌入式矽晶橋接器相互連接。

▲ Foveros 2.5D與3D能將多個裸晶或模塊以「上下堆疊」方式連接到基底裸晶並封裝為單一晶片

▲ EMIB 3.5D進一步在EMIB 2.5D的基礎導入Foveros的立體空間「上下堆疊」。

▲ Foveros Direct 3D採用Cu-to-Cu鍵結技術，能夠提高接點密度並提高小晶片之間互連的頻寬。

提高良率與控管成本

先進封裝技術對於晶片的整體良率與成本也有所幫助。相較於單一裸晶較大的傳統封裝晶片，先進封裝技術使用的小晶片尺寸較小，晶圓切割的利用率比較高，降低廢料比例。

在瑕疵是隨機出現的前提下，傳統封裝較大的裸晶也代表著出現瑕疵的機率比較高，當瑕疵出現就會因無法通過測試而讓整顆晶片成為廢品。小晶片則因尺寸較小，出現瑕疵的機率比較低，而且萬一真的出現瑕疵，也可在測試過程中篩選掉，並只取通過測試的小晶片封裝為晶片，降低廢品比例進而改善整體良率。

另一方面，先進封裝技術也能將多種不同製程節點或是晶圓廠生產的小晶片或裸晶封裝為單一晶片，提高設計彈性。同時也可在不同晶片或下代產品共用部分設計，加快產品開發流程。

▲ 先進封裝技術具有低成本、高良率、快速生產周期、更複雜設計、多元供應鏈等優勢。從右半上側的2個圓型可以看到，使用EMIB技術搭配小晶片切割可以達到90%晶圓利用率，而使用單一裸晶較大的傳統封裝則只有60%晶圓利用率。另一方面因為EMIB不需晶圓級封裝流程而可以縮短生產週期。

▲ Intel Foundry強調自己具有業界領先地位的2.5D封裝產能，且所有Foveros與EMIB皆在美國本土生產。

▲ Intel Foundry也提供裸晶測試服務，協助客戶提高良率並節省成本。

▲ Intel Foundry先進封裝具有多重優勢，包含裸晶測試、多種封裝技術選擇、大尺寸封裝、豐富EDA輔助設計工具與開發工具協助等等。

▲ Intel Foundry表示自家先進封裝技術能夠滿足高效能運算與AI運算的晶片需求，並提供即用服務（Turnkey）解決方案。

▲ Intel Foundry先進封裝技術的客戶包括Cisco、ASW（Amazon Web Services，亞馬遜雲端運算服務）、美國國防部等。

Intel Foundry預計於2025年4月29日舉辦Direct Connect 2025大會，屆時將會帶來更多晶圓代工與製程、封裝技術的資訊，請讀者持續關注我們的報導。