瞭解Intel EMIB與Foveros Direct 3D先進封裝，模組化設計強化產品競爭力

Intel在Panther Lake與Clearwater Forest處理器採用模組化設計，搭配EMIB與Foveros等封裝技術，將不同製程的模塊整合為單一晶片，讓我們深入瞭解這些技術的特點。

有如拼積木的模組化設計

隨著晶片設計越來越複雜，採用先進製程的成本也日益提高，導入模組化設計的需求也隨之增加。

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模組化設計具有多重優勢，首先它能夠提供更高的可擴充性，以Clearwater Forest處理器為例，能夠依照不同型號的需求配置數量各異的運算模塊（Compute Tile），而不用針對每款型號重新設計，大幅簡化高、中、低階產品的開發流程。

另一方面，模組化設計也具有能夠延用既有模塊（Tile）或小晶片（Chiplet），以及在單一晶片中混合搭配多種不同製程，達到控制整體開發與生產成本的功效。

同樣以Clearwater Forest處理器為例，它的延用前代處理器的I/O模塊（I/O Tile），並使用Intel 18A、Intel 3、Intel 7等3種不同的製程節點，在負載最大的運算模塊使用最先進的製程以節省運作時的電力消耗，而在運作速度較慢的I/O模塊則使用較成熟的製程以降低生產成本。

▲ Intel除了將先進封裝列為AI時代的技術支柱，也將Intel 18A製程的RibbonFET與PowerVia技術，以及矽光子、擴展與堆疊列入其中。

▲ Intel在過去幾代的產品中，已經透過先進封裝在單一晶片上整合多種不同製程之模塊。

▲ 結合模塊搭配先進封裝的模組化設計有利於提高產品的可擴充性、設計彈性，並對成本控管有所幫助。

▲ 晶片在封裝前的各階段會先經過多次測試，並篩選掉不良裸晶，能夠提升良好裸晶（Known Good Die，KGD）之比例，進而改善整體良。

多種模塊封裝為單一晶片

Intel具有FCBGA、EMIB、Foveros與多種衍生版本之先進封裝技術，能夠依照晶片的應用需求以及模塊的特性選擇不同封裝方式，組合出更符合使用情境的配置。

FCBGA 2D與2D+封裝技術已發展數十年，至今仍適用於低成本且對高速或低功耗等不同需求的產品，目前仍佔據相當大的產能。其中2D+封裝為基板堆疊技術，適用於網路交換器等接腳數高但晶片尺寸相對小的應用，可將封裝分為多層以利冷卻，對資料中心及網路市場的部分領域具高價值。

EMIB先進封裝則為高效能運算所設計，在單一基板上連接多個晶片、記憶體及I/O元件，具有低成本、高效能之特色，適合應用於資料中心複合晶片。EMIB 3.5D不僅能透過EMIB技術連接同層晶片，還能連接堆疊多層的晶片，提供更高的設計彈性及更小的外形尺寸，尤其適用於高複雜度的晶片，且堆疊的混合鍵合介面能帶來更佳的效能。

Foveros先進封裝之中的Foveros 2.5D與3D先進封裝屬於堆疊技術，採用Co-EMIB技術連接主動或被動中介層上的晶片，點距可縮小至20微米以下，兒Foveros Direct 3D技術進一步完全採用混合鍵合技術，達成微米級點距、超高頻寬及低功耗互連等特色。

▲ Intel具有FCBGA、EMIB、Foveros與多種衍生版本之先進封裝技術。

▲ Panther Lake處理器採用Foveros-S封裝，透過不具邏輯運算功能、只有訊號路由的被動式基底裸晶（Passive Base Die）連接各模塊並進行訊號傳輸。

▲ Clearwater Forest處理器使用EMIB與Foveros Direct 3D等2種封裝技術。Foveros Direct 3D負責連接運算模塊與基底模塊，而EMIB負則連接基底模塊與I/O模塊。其中基底模塊屬於主動式設計，除了訊號傳輸功能之外，也提供末端快取記憶體（Last Level Cache，LLC）功能。

▲ EMIB在2019年開始投入大量生產，採用45 um（微米）之連接點距。

▲ Foveros Direct 3D則將點距縮小至9 um，以銅線直接連接的方式也有助於降低資料傳輸的電力消耗，每位元大約只需0.05 pJ（Pico Joule，皮焦耳）之電力。

▲ Foveros Direct 3D於這次推出的Clearwater Forest處理器首次投入大量生產。

Intel Tech Tour 2025系列文章終於要進入尾聲了，在最後的One More Thing環節中，筆者將透過真正的積木來說明Panther Lake與Clearwater Forest處理器的模組化設計以及封裝，請讀者參考全文目錄繼續閱讀。

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