Un módulo multichip ( MCM ) es genéricamente un conjunto electrónico (como un paquete con varios terminales conductores o "pines" ) donde se colocan múltiples circuitos integrados (CI o "chips"), matrices semiconductoras 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 MCM incluyen "integración heterogénea" o " circuito integrado híbrido ". [2] La ventaja de usar empaques MCM es que permite al fabricante usar múltiples componentes para lograr modularidad y/o mejorar el rendimiento con respecto a un enfoque de circuitos integrados monolíticos convencionales.
Un módulo multichip Flip Chip ( FCMCM ) es un módulo multichip que utiliza tecnología de chip invertido . Un FCMCM puede tener un troquel grande y varios troqueles más pequeños, todos en el mismo módulo. [3]
Descripción general
Los módulos multichip 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 la huella de un paquete de chips existente hasta paquetes de chips totalmente personalizados que integran muchas matrices de chips en un sustrato de interconexión de alta densidad (HDI). El sustrato MCM ensamblado final se puede realizar de una de las siguientes maneras:
Los circuitos integrados se depositan sobre el sustrato base mediante tecnología Thin Film .
Los IC 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 IC para construir el producto final. En el caso de POWER5, se utilizan varios procesadores POWER5 y su caché L3 externa asociada para construir el paquete final. Con el Core 2 Quad, efectivamente se empaquetaron juntos dos matrices Core 2 Duo.
Circuitos integrados que realizan sólo algunas de las funciones, o "Bloques de propiedad intelectual" ("Bloques de IP"), de un componente de una computadora. Estos se conocen como chiplets . [4] [5] 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 suele ser orgánico (una placa de circuito laminada, que contiene carbono, por lo tanto orgánico ) o está hecho de silicio (como en la memoria de alto ancho de banda ) [6] . Ambos tienen sus ventajas y limitaciones. El uso de interposers para conectar varios circuitos integrados en lugar de conectar varios circuitos integrados monolíticos en paquetes separados reduce la potencia necesaria para transmitir señales entre circuitos integrados, aumenta la cantidad de canales de transmisión y reduce los retrasos causados por la resistencia/capacitancia (retrasos de RC). [7] Sin embargo, la comunicación entre chiplets consume más energía y tiene una latencia más alta que los componentes dentro de circuitos integrados monolíticos. [8]
Un desarrollo relativamente nuevo en la tecnología MCM es el llamado paquete "chip-stack". [9] Ciertos circuitos integrados, en particular las memorias, tienen configuraciones de pines muy similares o idénticas cuando se usan varias veces dentro de los sistemas. Un sustrato cuidadosamente diseñado puede permitir que estos troqueles se apilen en una configuración vertical, lo que hace que la huella del MCM resultante sea mucho más pequeña (aunque a costa de un chip más grueso o más alto). Dado que el espacio 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 matrices para crear una tarjeta de memoria SD de alta capacidad. [10] Esta técnica también se puede utilizar para memoria de alto 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). [11]
Memoria flash y RAM combinadas en un PoP de Micron
Soluciones Samsung MCP que combinan almacenamiento DRAM y NAND móvil. [16] [17] [18]
Las CPU AMD Ryzen Threadripper y Epyc basadas en la arquitectura Zen o Zen+ son MCM de dos o cuatro chips [19] ( Ryzen basado en Zen o Zen+ no es MCM y consta de un chip)
Las CPU Ryzen , Ryzen Threadripper y Epyc sin APU de AMD basadas en la arquitectura Zen 2 o Zen 3 son MCM de uno, dos, cuatro [20] u ocho chips que contienen núcleos de CPU y un chip de E/S más grande [21].
^ Rao Tummala, Tecnología de estado sólido. "SoC frente a MCM frente a SiP frente a SoP", obtenido el 4 de agosto de 2015.
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^ Dr. Ian Cutress, AnandTech "Intel pasa a chiplets: 'Cliente 2.0' para 7 nm"
^ Jon Worrel (15 de abril de 2012). "Intel migra a módulos multichip (MCM) de escritorio con Broadwell de 14 nm". Fudzilla .
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^ Cortadora, 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 pretende mantenerse en la carrera con la CPU Magny-Cours de 12 núcleos
Diseño MCM en AutoCAD – CDS Master MCM Designer Suite
