EMIB技术概述

嵌入式多芯片互连桥接技术（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，EMIB）是半导体封装领域的一项重要技术进步，专门应对人工智能、机器学习和高性能计算应用日益增长的需求。这些先进的计算系统需要出色的数据吞吐量和最小的延迟来有效运行。EMIB技术提供这些关键性能特征，同时改善功耗效率和设计灵活性。

作为业界首个使用嵌入基板中桥接器的2.5D互连解决方案，EMIB自2017年以来已在大批量制造环境中得到验证。该技术目前为服务器、网络和高性能计算领域的产品提供支持，证明了在要求严苛的应用中的可靠性和商业可行性。

图1：EMIB的基本构造，说明仅在桥接位置需要紧密的微凸点间距，而芯片核心区域的其余部分保持宽松的间距排列。

EMIB工作原理

EMIB制造工艺建立在标准半导体封装Assembly工作流程基础上，主要区别在于专门的基板制造技术。在生产过程中，桥接器被精确放置在基板腔体内，并使用先进的粘合剂固定。然后该工艺添加多个介电层和金属构建层，创建完整的互连结构。

EMIB最具创新性的方面之一是双凸点间距方法，这种方法实现了成本效率高的异构集成，同时支持非常大的芯片复合体的扩展。这种设计仅在桥接位置需要紧密的微凸点间距，允许芯片核心区域的其余部分保持更宽松、更经济的间距配置。这种对互连密度优化的选择性方法显著降低了制造成本，同时在最需要的地方保持高性能。

图2：EMIB构造的详细截面视图，展示了嵌入有机基板中具有多个布线层的小型桥接芯片，与传统的大型硅Interposer方法形成对比。

EMIB技术的主要优势

EMIB技术提供三个基本优势，使其区别于传统封装方法。

首先，该技术能够创建具有高度可定制布局的大型异构芯片复合体，允许设计师优化每个组件的放置以实现最大系统性能。

其次，该技术支持相邻芯片之间的高数据速率信号传输，同时使用相对简单的驱动器和接收器线路，降低了设计复杂性和功耗。

第三，EMIB允许工程师通过为每个特定互连要求定制桥接配置，单独优化每个芯片到芯片的连接。

EMIB技术的紧凑占用空间意味着输入/输出信号完整性和电源完整性特性的整体平衡不受桥接实现的影响。这与完整硅Interposer解决方案形成鲜明对比，后者需要所有信号和电源通孔穿过Interposer，可能会影响信号质量并增加功耗。

高级EMIB变体

随着市场对改善功率传输需求的加强，Intel Foundry已扩展EMIB产品组合以包括专门的变体。EMIB-M将金属-绝缘体-金属（MIM）电容器直接集成到硅桥接器中，显著增强功率传输能力。对高带宽存储器集成日益增长的需求推动了EMIB-T的开发，该技术结合了硅通孔（TSV）以实现具有最小直流和交流噪声特性的垂直功率传输。

这些本地嵌入式桥接解决方案为需要逻辑到逻辑和逻辑到HBM通信路径的应用提供了更具成本效益的选择。为不同互连需求选择合适桥接类型的灵活性允许设计师为特定应用需求优化性能和成本。

EMIB 3.5D：技术演进

当EMIB技术与Foveros封装技术相结合创建EMIB 3.5D解决方案时，实现了更大的设计灵活性。这种混合架构在单个集成封装内结合了EMIB的水平连接优势和Foveros高级芯片堆叠封装工艺的垂直堆叠能力。

图3：Intel封装技术演进的完整路线图，从传统的线焊和倒装芯片方法发展到先进的EMIB和Foveros技术，最终达到EMIB 3.5D解决方案。

EMIB 3.5D代表封装尺寸、计算性能、功耗使用和成本节约的优化平衡。该架构解决了传统的热翘曲、Reticle尺寸约束和互连瓶颈的局限性，同时实现显著扩展的硅表面积用于构建高度复杂的芯片系统。结果是在创建复杂计算解决方案方面具有卓越的灵活性，这些解决方案可以在有效管理热和电气挑战的同时扩展性能。

技术实现和制造成熟度

EMIB设计已在大批量制造中使用，采用Intel和外部硅解决方案。这些设计实现了与同等复杂度的标准倒装芯片球栅阵列（FCBGA）相当的Assembly良率。这种制造成熟度证明了EMIB技术的商业可行性和生产就绪性。

本地嵌入式桥接器为需要逻辑-逻辑和逻辑-HBM通信的解决方案提供更具成本效益的选择，提供为不同互连选择合适桥接类型的灵活性。这种选择性方法允许设计师根据特定应用需求优化每个连接的性能和成本特征。