Standardní CPU má tři základní části. Jedná se o substrát, matrici CPU a IHS. Substrát je PCB, na kterém je umístěn zbytek CPU. Na spodní straně má kolíky konektoru zásuvky CPU. Kostka CPU je skutečný CPU. Je to přesně leptaný křemík, který provádí zpracování. Procesorová matrice také obsahuje přímo integrované vrstvy mezipaměti CPU, aby se minimalizovaly komunikační časy. IHS je integrovaný rozvaděč tepla. Tlačí se přímo na matrici CPU a přenáší teplo, které produkuje, do chladiče CPU. IHS také nabízí ochranu proti praskání matrice. Kostka CPU je poměrně křehká a montážní tlak chladiče CPU by ji mohl prasknout. IHS toto riziko neutralizuje, protože nepřenáší tento tlak na matrici CPU.
Vícečipové moduly
Substrát pouzdra poskytuje veškerou konektivitu pro matrici CPU a směruje elektrické signály z každého z použitých kolíků do matrice CPU. Bohužel to nefunguje tak dobře, když je na jednom CPU více kostek. Může to být proto, že používají standardní chipletovou architekturu nebo proto, že návrh čipu je složitější. To by například platilo také v případě, že by CPU obsahovalo FPGA nebo paměť přímo na obalu. Zatímco CPU MCM nebo Multi-Chip Module mohou pracovat pouze se substrátem, jak ukazují CPU AMD Ryzen, alternativou, používanou zejména v dřívějších návrzích čipů, bylo použití interposeru.
Interposer je jednoduše prostřední vrstva mezi substrátem obalu a matricí CPU. Interposer je vyroben z křemíku, díky čemuž je poměrně drahý, i když ne tak drahý jako modernější techniky 3D skládání matric. Křemíkový interposer je typicky nakonfigurován pro připojení k substrátu pouzdra přes BGA nebo Ball Grid Array. Jedná se o pole malých kuliček pájky, což znamená, že interposer je fyzicky držen nad substrátem obalu, ve srovnání s matricí CPU, která je přímo spojena se substrátem nebo interposerem s elektrickou konektivitou poskytovanou mědí pilíře. Interposer pak používá TSV nebo Through Silicon Vias k průchodu elektrických signálů bez degradace. Křemíkový interposer také umožňuje komunikační konektivitu typu die-to-die.
Výhody použití interposeru
Interposer nabízí dvě hlavní výhody oproti umístění matrice CPU přímo na substrát obalu. Za prvé, křemíkový interposer má mnohem nižší koeficient tepelné roztažnosti. To znamená, že lze použít menší hrbolky pájky, protože křemík zvládne zvýšené tepelné zatížení. To také znamená, že I/O konektivita může být výrazně hustší než při stavbě přímo na substrát, což umožňuje vyšší šířku pásma nebo lepší využití prostoru matrice.
Druhou výhodou je, že křemíkové vložky do nich mohou mít vyleptané mnohem užší stopy než substrát. Umožňuje hustší a složitější obvody. Další výhodou, která se může týkat pouze některých společností, je to, že křemíkový substrát lze leptat pomocí staršího hardwaru pro leptání CPU. Pokud společnost již tento hardware leží nevyužitý, může být znovu použit pro tento účel. Moderní malé procesní uzly nejsou potřeba, což znamená, že náklady na hardware pro leptací stroj jsou minimální, alespoň ve srovnání s moderními výrobními uzly.
Závěr
Interposer je prostředníkem mezi substrátem obalu a matricí CPU. Obvykle je vyroben ze silikonu. Nabízí dobrou tepelnou stabilitu pro připojení malého rozsahu s vysokou hustotou. Tato funkce je užitečná zejména pro procesory založené na čipech.