Un módulo de varios chips (MCM) es generalmente un conjunto electrónico (como un paquete con varios terminales conductores o "pines" ) en el que se encuentran varios circuitos integrados ( circuitos integrados o "chips"), matrices de semiconductores y / u otros componentes discretos. integrado, generalmente sobre un sustrato unificador, de modo que en uso pueda tratarse como si fuera un CI más grande. [1] Otros términos para el empaquetado de MCM incluyen "integración heterogénea" o " circuito integrado híbrido ". [2] La ventaja de usar el empaque de MCM es que permite al fabricante usar múltiples componentes para modularidad y / o mejorar los rendimientos sobre un enfoque de CI monolítico convencional.
Descripción general
Los módulos de varios chips vienen en una variedad de formas dependiendo de la complejidad y las filosofías de desarrollo de sus diseñadores. Estos pueden variar desde el uso de circuitos integrados preempaquetados en una pequeña placa de circuito impreso (PCB) destinada a imitar el tamaño del paquete de un paquete de chips existente hasta paquetes de chips totalmente personalizados que integran muchos chips en un sustrato de interconexión de alta densidad (HDI). El sustrato MCM ensamblado final se puede realizar de una de las siguientes maneras:
- El sustrato es una placa de circuito impreso (PCB) laminada multicapa , como las que se utilizan en los procesadores Zen 2 de AMD.
- El sustrato está construido sobre cerámica, como cerámica cocida a baja temperatura.
- Los circuitos integrados se depositan sobre el sustrato base utilizando tecnología Thin Film .
Los circuitos integrados que componen el paquete MCM pueden ser:
- Circuitos integrados que pueden realizar la mayoría, si no todas, las funciones de un componente de una computadora, como la CPU. Ejemplos de esto incluyen implementaciones de POWER5 de IBM y Core 2 Quad de Intel . Se utilizan varias copias del mismo CI para construir el producto final. En el caso de POWER5, se utilizan varios procesadores POWER5 y su caché L3 externa asociada para crear el paquete final. Con el Core 2 Quad, efectivamente se empaquetaron dos troqueles Core 2 Duo juntos.
- Circuitos integrados que realizan solo algunas de las funciones, o "bloques de propiedad intelectual", de un componente de una computadora. Estos se conocen como chiplets. [3] [4] Un ejemplo de esto son los circuitos integrados de procesamiento y los circuitos integrados de E / S de los procesadores basados en Zen 2 de AMD.
La PCB que interconecta los circuitos integrados se conoce como intercalador . Esto a menudo es orgánico o está hecho de silicio (como en la memoria de alto ancho de banda ) [5] Ambos tienen sus ventajas y limitaciones. El uso de intercaladores para conectar varios circuitos integrados en lugar de conectar varios circuitos integrados monolíticos en paquetes separados reduce la potencia necesaria para transmitir señales entre los circuitos integrados, aumenta la cantidad de canales de transmisión y reduce los retrasos causados por la resistencia / capacitancia (retrasos RC). [6] Sin embargo, la comunicación entre chiplets consume más energía y tiene una latencia más alta que los componentes de los circuitos integrados monolíticos. [7]
MCM de pila de chips
Un desarrollo relativamente nuevo en la tecnología MCM es el llamado paquete "chip-stack". [8] Ciertos circuitos integrados, las memorias en particular, tienen pines muy similares o idénticos cuando se usan varias veces dentro de los sistemas. Un sustrato cuidadosamente diseñado puede permitir que estos troqueles se apilen en una configuración vertical haciendo que la huella del MCM resultante sea mucho más pequeña (aunque a costa de un chip más grueso o más alto). Dado que el área suele ser un bien escaso en los diseños de electrónica en miniatura, la pila de chips es una opción atractiva en muchas aplicaciones, como teléfonos móviles y asistentes digitales personales (PDA). Con el uso de un circuito integrado 3D y un proceso de adelgazamiento, se pueden apilar hasta diez troqueles para crear una tarjeta de memoria SD de alta capacidad. [9] Esta técnica también se puede utilizar para la memoria de gran ancho de banda .
La forma posible de aumentar el rendimiento de la transferencia de datos en la pila de chips es utilizar redes inalámbricas en chip (WiNoC). [10]
Ejemplos de paquetes de varios chips
- MCM de memoria de burbujas de IBM (década de 1970)
- Módulo de conducción térmica del mainframe IBM 3081 (década de 1980)
- Módulos superconductores Multichip (década de 1990) [11] [12]
- Intel Pentium Pro , Pentium D Presler, Xeon Dempsey y Clovertown, Core 2 Quad (Kentsfield, Penryn-QC y Yorkfield), Clarkdale , Arrandale y Skylake-U
- Tarjetas micro-SD y tarjetas de memoria Sony
- Xenos , una GPU diseñada por ATI Technologies para Xbox 360 , con eDRAM
- POWER2 , POWER4 , POWER5 y POWER7 de IBM
- IBM z196
- El Wii U Espresso (microprocesador) de Nintendo tiene su CPU, GPU y VRAM integrada (integrada en la GPU) en un MCM. [13]
- VIA Nano QuadCore [14]
- Memoria flash y RAM combinada en un PoP de Micron
- Soluciones Samsung MCP que combinan DRAM móvil y almacenamiento NAND . [15] [16] [17]
- Las CPU AMD Ryzen Threadripper y Epyc basadas en la arquitectura Zen o Zen + son MCM de dos o cuatro chips [18] ( Ryzen basado en Zen o Zen + no es MCM y consta de un chip)
- Las CPU AMD Ryzen , Ryzen Threadripper y Epyc basadas en la arquitectura Zen 2 o Zen 3 son MCM de uno, dos, cuatro [19] u ocho chips que contienen núcleos de CPU y un chip de E / S más grande [20]
Módulos multichip 3D
Ver también
- Sistema en paquete (SIP)
- Circuito integrado híbrido
- Porta chips Lista de tipos de paquetes y empaque de chips
- Módulo de chip único (SCM)
Referencias
- ^ Rao Tummala, tecnología de estado sólido. " SoC frente a MCM frente a SiP frente a SoP ". Consultado el 4 de agosto de 2015.
- ^ Don Scansen, EE Times " Chiplets: A Short History Consultado el 26 de abril de 2021
- ^ Samuel K. Moore, IEEE Spectrum " Vista de Intel de la revolución Chiplet ", obtenido el 26 de abril de 2021
- ^ Semi Engineering " Chiplets " obtenido el 26 de abril de 2021
- ^ https://semiengineering.com/knowledge_centers/packaging/advanced-packaging/2-5d-ic/
- ^ https://semiengineering.com/knowledge_centers/packaging/advanced-packaging/2-5d-ic/interposers/
- ^ Dr. Ian Cutress, AnandTech " Intel se traslada a Chiplets: 'Cliente 2.0' para 7 nm "
- ^ Jon Worrel (15 de abril de 2012). "Intel migra a módulos de varios chips de escritorio (MCM) con Broadwell de 14 nm" . Fudzilla .
- ^ Richard Chirgwin, El registro. " Los proveedores de memoria se apilan en el estándar de apilamiento '3D' ". 2 de abril de 2013. 5 de febrero de 2016.
- ^ Slyusar VI, Slyusar DV Diseño piramidal de matriz de nanoantenas. // VIII Congreso Internacional de Teoría y Técnicas de Antenas (ICATT'11). - Kiev, Ucrania. - Universidad Técnica Nacional de Ucrania “Instituto Politécnico de Kiev”. - 20 al 23 de septiembre de 2011. - Pp. 140 - 142. [1]
- ^ Ghoshal, U .; Van Duzer, T. (1992). "Circuitos de interconexión MCM de alto rendimiento y fluxoelectrónica". Proceedings 1992 IEEE Multi-Chip Module Conference MCMC-92 . págs. 175-178. doi : 10.1109 / MCMC.1992.201478 . ISBN 0-8186-2725-5.
- ^ Burns, MJ; Char, K .; Cole, BF; Ruby, WS; Sachtjen, SA (1993). "Módulo multichip utilizando interconexiones multicapa YBa2Cu3O7 − δ". Letras de Física Aplicada . 62 (12): 1435-1437. Código Bibliográfico : 1993ApPhL..62.1435B . doi : 10.1063 / 1.108652 .
- ^ Satoru Iwata, pregunta Iwata. " Cambios en la televisión ". Consultado el 4 de agosto de 2015.
- ^ Shimpi, Anand Lal. "QuadCore de VIA: Nano se vuelve más grande" . www.anandtech.com . Consultado el 10 de abril de 2020 .
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- ^ Cutress, Ian. "La revisión de AMD Ryzen Threadripper 1950X y 1920X: CPU con esteroides" . www.anandtech.com . Consultado el 10 de abril de 2020 .
- ^ Lilly, Paul (17 de diciembre de 2019). "AMD Ryzen Threadripper 3960X, 3970X Meet Bisturí para la operación de eliminación de Zen 2" . HotHardware . Consultado el 10 de abril de 2020 .
- ^ Cutress, Ian. "Análisis de microarquitectura AMD Zen 2: Ryzen 3000 y EPYC Rome" . www.anandtech.com . Consultado el 10 de abril de 2020 .
enlaces externos
- Tecnología de módulo multichip (MCM) o sistema en un paquete (SoP)
- AMD apunta a mantenerse en la carrera con la CPU Magny-Cours de 12 núcleos
- Diseño MCM en AutoCAD - CDS Master MCM Designer Suite