Intel apuesta por el empaquetado avanzado con múltiples nodos

Intel es uno de los fabricantes de chips más importantes del mundo. Para mantener su posición, el gigante de Santa Clara lleva tiempo trabajando en diferentes nodos que lo tienen todo para posicionar entre los más punteros del sector, pero también ha conseguido importantes avances en las tecnologías clave para el encapsulado y empaquetado de dichos chips.

Esto es muy importante, porque a la hora de fabricar procesadores, núcleos gráficos o soluciones específicas para IA no solo importa tener un nodo avanzado que permita trasladar un diseño del papel al silicio, también es necesario disponer de todas las herramientas necesarias para integrar ese silicio en un producto funcional, ya sea partiendo de un diseño monolítico, de una estructura tipo SoC o de una disposición multichiplet.

Los avances tecnológicos que se han producido en los últimos años, y los cambios que hemos visto en diferentes sectores, desde los procesadores de consumo general hasta las soluciones específicas para IA, han hecho necesarios saltos importantes en la integración de diseños multichiplet, y también en el empaquetado de soluciones cada vez más complejas.

Un nuevo paradigma necesita de nuevas soluciones, y ahí es donde Intel está apostando por la innovación y por la optimización de todo lo que implica fabricar semiconductores, cubriendo todo el proceso, desde el software hasta los nodos de fabricación, la mejora de los sustratos, los transistores y las interconexiones, el empaquetado avanzado, el montaje y el testeo.

Los avances que ha conseguido Intel en todos estos frentes han hecho posible el desarrollo de soluciones con unas configuraciones que hace unos años nos habrían parecido imposibles. Un buen ejemplo lo tenemos en la GPU Intel Max para centros de datos, que combina en un único empaquetado 47 chiplets, cinco nodos de fabricación distintos y suma un total de 100.000 millones de transistores.

50 años de evolución de tecnologías de empaquetado en Intel

El primer sistema de empaquetado de Intel fue el «wire-bond» (unión por cable), que se utilizó en las CPUs 8060 en los años setenta. De ahí pasamos al sistema «flip-chip» con cerámica, y luego se adoptó el sistema «flip-chip» orgánico y multichip. Todos estos sistemas de empaquetado se pueden definir como «tradicionales».

Los sistemas avanzados se empezaron  a utilizar en 2017 con EMIB 2.5D, implementado por primera vez en la generación Kaby Lake G. De ahí se pasó a Foveros 3D, luego a EMIB 3.5D, y ahora Intel apuesta por Foveros Direct 3D, que debutará en la primera mitad de 2026 con Clearwater Forest.

Cada uno de estos empaquetados ofrece sus propias ventajas, como podemos ver en la imagen adjunta. Por ejemplo, Foveros 2.5D y 3D destaca por su diseño desagregado con conectividad de entrada y salida de alta velocidad manteniendo un encapsulado pequeño, y Foveros Direct 3D consigue un ancho de banda muy elevado manteniendo una interconexión de bajo consumo para mejorar el rendimiento.

Para soluciones de IA, Intel considera que EMIB 2.5D es la mejor opción porque:

-Tiene el menor coste.

-Consigue la mayor tasa de éxito por oblea.

-Aprovecha el 90% de la superifice de la oblea.

-Tiene el ciclo más rápido.

-Es más eficiente en términos de tamaño.

-Facilita la diversificación en la cadena de suministro.

El empaquetado EMIB 2.5D también facilita la creación de soluciones más complejas y la integración de sus diferentes elementos con uniones híbridas, y abre la puerta a diseños que serían imposibles con un empaquetado tradicional.

Intel ha confirmado que mantiene diferentes soluciones de empaquetado para ofrecer distintas opciones a sus clientes. De esta manera puede cubrir de forma óptima sus necesidades en función del producto que quieran desarrollar. Es un enfoque muy acertado y totalmente lógico, así el gigante no solo puede ofrecer diversos nodos de fabricación de chips, también pone a disposición de sus clientes diferentes tecnologías de empaquetado.

No hay duda de que los diseños multichip con empaquetados 2.5D y 3D hace tiempo que dejó de ser el futuro y pasó a convertirse en el presente. Todavía hay soluciones que mantienen un enfoque más tradicional, como las tarjetas gráficas de consumo general, que siguen girando alrededor del núcleo monolítico, pero es solo cuestión de tiempo hasta que estas acaben pasando también a un diseño multichip.