英特爾約翰娜·斯旺：先進封裝為晶片設計製造帶來變革

「就本質而言，封裝是一個非常酷和有趣的領域，自從我加入英特爾以來，與眾不同能力比以往任何時候都強。」 —— 英特爾元件研究集團封裝系統研究總監約翰娜·斯旺

英特爾執行長帕特·基辛格在講述英特爾如何通過英特爾代工服務（IFS）為客戶製造晶片並脫穎而出時，他一再提及「英特爾世界一流的封裝和組裝測試技術」。基辛格上個月向投資者表示：「我們已經看到潛在的代工客戶對封裝技術非常感興趣」。

封裝從未如此備受青睞。

但是對於約翰娜·斯旺(Johanna Swan)來說，這份遲來的推崇和其工作息息相關。作為英特爾元件研究集團封裝系統研究總監，斯旺表示：「我們必須預見未來的需求，並專注在我們認定會有價值的東西上——不過，這裡指的是五年多之後的未來。 」

作為英特爾院士，斯旺是電子封裝技術專家，在勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）工作了16年後，於2000年加入英特爾。

斯旺和她的團隊改進並研發了封裝矽晶片的新方式——這一成果不僅吸引了潛在的代工客戶，而且還使英特爾能夠提供各種領先產品。根據定義，封裝是圍繞一個或多個矽晶片的外殼，可以保護晶片免受外界影響，實現散熱，提供電源，並將它們連線至計算機的其餘元件。

斯旺解釋說：「封裝是用來建立外部連線的，但同時可以優化內部效能，一直達到電晶體這一級別。」

在邊緣進行研究意味著「你需要超乎尋常的堅持」，她補充道。「因為要花很長時間才能看到產品上的效果，所以你必須樂意著手解決各種有意思的麻煩，並對研究的價值，即它的影響力和將要創造的改變深信不疑。」

僅僅將英特爾這一封裝技術引起的晶片設計製造變革稱作「小改變」，過於輕描淡寫了。

摩爾定律探索中的新拐點

斯旺解釋道：「我們目前正在從用單一方法去完成所有工作，轉變為創建具有多節點、不同矽工藝的產品，並從每個工藝節點中的應用中獲得最大的收益。」

她繼續補充說，將許多單獨的矽區塊組裝在一起的能力是「一個真正意義上的大拐點……能夠以和傳統略微不同的方式有效地延續摩爾定律。」

斯旺解釋，封裝的傳統基石，即「效能」、「成本」和「可製造性」將會延續。但是，諸如英特爾的嵌入式多晶片互連橋接（EMIB）和Foveros之類的新型多維高階封裝技術的推出，為晶片設計師提供了「用於優化和創建系統的有趣旋鈕」。

這種新方法應用的範例是即將推出的XPU晶片 Ponte Vecchio，它將大約47種不同的矽區塊堆疊連線在一起，從而為人工智慧和科學計算提供了新的數量級效能。

「封裝的魅力」

斯旺解釋說，封裝的下一個基石是她所說的「功能緻密化……即最大化單位體積效能」。她說，儘管封裝與摩爾定律沒有相似之處，但它在某種程度上已經通過小型化得到了發展。

斯旺指出，封裝中的連線和導線（互連）的相對尺寸與在矽晶片中的尺寸相比，「二者在過去通常屬於完全不同的量級。」但是隨著封裝技術的功能縮小（例如晶片對晶片的垂直互連間距遠低於10微米），「介面正在與封裝與英特爾所謂矽的最後端之間融合。」

斯旺說：「現在突然之間，封裝的奇妙之處在於它的特徵尺寸與晶圓背面的巨型金屬相同。」

她補充說：「這將製造的一些負擔轉移到了如今更像工廠的環境中。」但是，當您檢視產品總成本時，「我們應該能夠以降低成本的方式對其進行優化。」

斯旺說，這些複雜的產品帶來了一系列新的挑戰，「但對英特爾來說這確實是件好事，因為我們已經具備了這些優勢。」

二十多年來，持續不斷的新挑戰使斯旺專注於下一代封裝技術。「我曾認為封裝技術可能只會在幾年的時間裡比較有意思，但是事實上，封裝涉及諸多領域——包括高速訊號、功率傳輸，以及機械問題和材料挑戰。這表明，在封裝這一課題中，實際上有很多非常有趣的問題需要解決。」

創造，開拓和顛覆——引人深思

她補充說：「從這一領域可以創造的能力讓人眼前一亮。如果一個人具有好奇心，並想解決具有挑戰性的問題，那麼英特爾絕對是不二選擇，封裝技術正在崛起。」

接下來英特爾的計劃是什麼？暫時保密。但斯旺表示，除了預知晶片設計的變革和客戶需求的變化之外，我們將始終關注當今的技術瓶頸以及改良方式。

「那在其他開拓領域，你會開始發現尚未真正發掘的能力，就可以開始思考如何以其他人尚未想到的方式做一些事情。」

「我們致力於顛覆性變革」，斯旺表示，「這一變革藝術的核心就是在不改變所有裝置的情況下做出改變，而且不需要全新的生產線。明智地進行顛覆性創新，仍然可以實現最大成效。」

「就本質而言，封裝是一個非常酷和有趣的領域」，斯旺補充道，「自從我加入英特爾以來，與眾不同能力比以往任何時候都強。」