正如大家所知， AMD一直在思考下一代技術(shù)，讓我們來看看AMD的一些先進(jìn)技術(shù)，這是保證AMD產(chǎn)品能夠領(lǐng)先的重要基礎(chǔ)，即將最好的晶圓工藝與最好的封裝工藝結(jié)合在一起。AMD是行業(yè)最早采用臺積電7nm 制造技術(shù)的公司，到目前為止，我們已經(jīng)將30 多種 7nm 產(chǎn)品交付市場。在我們的路線圖中，5nm 技術(shù)如期進(jìn)行，AMD將于明年推出首款5nm產(chǎn)品Zen 4。
AMD也是先進(jìn)封裝技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，我們在封裝領(lǐng)域的創(chuàng)新和投資已歷時多年。2015年，AMD 向 GPU 市場推出了高帶寬內(nèi)存(HBM)和硅中介層(Si Interposer)技術(shù)的產(chǎn)品，使得我們在小尺寸內(nèi)存帶寬方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。之后我們在2017年推出了大容量多芯片模塊封裝，將數(shù)據(jù)中心和PC市場的計算性能推入了新賽道。在2019年，我們推出了Chiplet封裝，將不同工藝節(jié)點的CPU內(nèi)核且I/O規(guī)格不同的芯片封裝在一起，顯著提高了能效和功能。
今天我想向大家再展示一項新技術(shù)。在過去的幾年里，我們與臺積電針對3D封裝技術(shù)進(jìn)行了密切合作，這個技術(shù)可以將芯片垂直堆疊封裝形成3D架構(gòu)，從而制備高性能計算產(chǎn)品。
現(xiàn)在讓我向您展示一下我們的3D芯片堆疊技術(shù)的工作原理。這項技術(shù)的第一個應(yīng)用是制備3D垂直緩存 (3D V-Cache)。在展示原型中，我們采用AMD領(lǐng)先的Ryzen 5000系列處理器，在其每個CPU內(nèi)核的頂部直接堆疊64MB 7nm SRAM，成功地將高速L3緩存的容量增加了兩倍，有效地為我們的Zen 3處理器內(nèi)核提供動力。通過硅通孔 (TSV)技術(shù)，3D 緩存直接貼裝到Zen 3的CCD上面，信號和電源在堆棧芯片之間直接傳遞，實現(xiàn)了超過2 TB/秒的帶寬。
在制造環(huán)節(jié)，我們3D緩存芯片打薄并添加了結(jié)構(gòu)硅層，為芯片組合體預(yù)制了無縫貼裝表面。最終的CPU成品，即3D堆棧，看起來正如這個 Ryzen 5000處理器。接下來讓我詳細(xì)講解。
這款原型是采用 3D Chiplet技術(shù)的Ryzen 5900x處理器。當(dāng)然，我們已經(jīng)取下了散熱蓋，方便大家觀察內(nèi)部的CCD (Core Chiplet Die)，在此您可以看到6mm x 6mm 的方形 SRAM混合貼裝在CCD之上。在實際的設(shè)備中，每個CCD都會貼裝單獨的SRAM，從而每個CCD將擁有96MB的緩存，換句話說12或16核的Ryzen處理器總共會有192MB緩存。
現(xiàn)在讓我分享該技術(shù)更多的細(xì)節(jié)。我們使用硅通孔 (TSV) 技術(shù)的混合鍵合法，使其焊點互連密度達(dá)到 2D Chiplet封裝技術(shù)的200多倍，是其他3D堆疊封裝技術(shù)的15倍以上。這讓封裝集成更加高效，更密集。芯片間焊點互聯(lián)使用銅-銅直接鍵合，不再使用任何類型的錫球焊接凸塊。這種方法極大地提高了散熱和晶體管密度，縮短互連間距，使得單個信號能耗僅為微凸塊互聯(lián)法的1/3。這些特性使其成為世界上最先進(jìn)、最靈活的有源硅堆疊技術(shù)。
現(xiàn)在再讓我們看看它的實際表現(xiàn)。大緩存對許多重工作負(fù)載的計算非常重要，其中PC游戲場景中的工作負(fù)載則為我們眾所周知。讓我們看一下Gears 5的性能演示。左側(cè)是Ryzen 9 5900x，這是當(dāng)今最快的游戲CPU。右側(cè)是基于3D Chiplet技術(shù)的5900x原型芯片，其采用了3D V-Cache新技術(shù)。兩個CPU具有相同的核心數(shù)和線程數(shù)，并將時鐘頻率固定在4G Hz。
坦白講，這兩款處理器的游戲性能都非常好，但3D Chiplet的原型芯片將性能平均提高了 12%。這非常驚人，也表明3D Chiplet對實際工作負(fù)載的提升有實質(zhì)性的貢獻(xiàn)。
事實上，當(dāng)您研究當(dāng)今的眾多游戲時，會發(fā)現(xiàn)它們對PC內(nèi)存系統(tǒng)有著強(qiáng)烈的需求。當(dāng)內(nèi)存越靠近處理器時，PC會變得更快。如果將這些熱門游戲運行在采用V-Cache技術(shù)的PC上時，我們會發(fā)現(xiàn)在1080p分辨率模式下，游戲的平均性能提升了15%。想象一下，這15%的游戲性能的增加僅來自3D V-Cache技術(shù)，卻相當(dāng)于整個一代架構(gòu)帶來的提升。今天很高興能向大家展示我們的3D Chiplet技術(shù)。事實上，我們在這項技術(shù)的開發(fā)上取得了長足進(jìn)展，并計劃在年底前開始生產(chǎn)擁有3D Chiplet技術(shù)的高規(guī)格產(chǎn)品。
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)）：AMD 揭秘 3D Chiplet 技術(shù)
