2D、2.5D 和 3D 常被用来描述多裸片集成方式,但名称背后真正重要的是:裸片怎样排列、信号怎样走、垂直连接是否穿过硅,以及热如何排出。
1. 2D、2.5D 与 3D
2D 多裸片通常并排安装在封装基板上,互连密度受基板布线能力限制。2.5D 在裸片与基板之间加入高密度中介层或局部桥接,使相邻裸片获得更细的连接。3D 则把有源 Die 垂直堆叠,通过微凸点或混合键合实现短距离互连。
“3.5D”等名称多用于描述 2.5D 与 3D 的组合方案,并不是一个独立、统一的物理维度标准。
2. 硅中介层做什么
硅中介层利用晶圆工艺制作细密布线,可在逻辑芯片与 HBM 之间提供大量并行连接。中介层通常需要 TSV 把信号和电源引到下方封装基板,也要处理大面积硅片的成本和机械完整性。
除全尺寸硅中介层外,还有嵌入式硅桥和 RDL 中介层。Intel EMIB 是局部硅桥实例;TSMC CoWoS 家族则展示了硅、局部硅互连和 RDL 中介层等不同路径。
3. 3D 堆叠的优势与代价
垂直连接短,有利于提高带宽密度并降低每比特传输能耗,还能缩小封装面积。但上层 Die 的热需要穿过其他层或特殊散热结构,测试可达性、供电路径和应力也更复杂。
堆叠顺序不是纯布局问题:高功耗 Die、温度敏感 Die 和存储器的位置会共同决定热热点与可靠性。
4. 选择架构时看什么
应比较带宽、延迟、功耗、互连密度、Die 尺寸、散热、测试、组装良率和供应链。中介层更大不一定更好,垂直堆叠更先进也不一定更适合所有产品。
总结
2.5D 通过中介层或桥把裸片横向靠近,3D 通过垂直堆叠把连接进一步缩短。技术名称只是入口,工程判断最终要落到互连、热、机械、测试和成本路径上。